Tytan to ciało niebieskie. Księżyce Saturna: Tytan, Rea, Japetus, Dione, Tetyda
Nazwa satelity: Tytan;
Średnica: 5152 km;
Powierzchnia pow: 83 000 000 km²;
Objętość: 715,66×10 8 km³;
Waga: 1,35×1023 kg;
Gęstość być: 1880 kg/m³;
Okres rotacji: 15,95 dni;
Okres obiegu: 15,95 dni;
Odległość od Saturna: 1.161.600 km;
Prędkość orbitalna: 5,57 km/s;
długość równika: 16177 km;
Nachylenie orbity: 0,35°;
Przyspiesz. swobodny spadek: 1,35 m/s²;
Satelita : SaturnTytan- największy satelita Saturna, a także drugi co do wielkości satelita w Układzie Słonecznym. Przez długi czas wierzono, że Tytan jest największym księżycem w Układzie Słonecznym. Od czasu współczesnych badań naukowcy zwracali uwagę na wielkość Ganimedesa, księżyca Jowisza, który ma promień (2634 km) o 58 km większy niż Tytana (2576 km). Satelita Saturna jest nie tylko większy niż pozostałe księżyce, ale nawet niektóre planety. Na przykład promień pierwszej planety od Słońca Merkurego wynosi 2440 km, czyli o 136 km mniej niż promień Tytana, a ostatnią planetą w Układzie Słonecznym jest Pluton, o 10 mniej objętości niż satelita. Rozmiar tytana wśród planet jest blisko Marsa (promień 3390 km), a ich objętości są w stosunku 1:2,28 (na korzyść Marsa). Ponadto Tytan jest najgęstszym ciałem spośród wszystkich księżyców Saturna. A masa największego księżyca jest większa niż innych satelitów Saturna razem wziętych. Tytan odpowiada za ponad 95% masy wszystkich księżyców Saturna. To trochę jak stosunek masy Słońca do wszystkich innych ciał w Układzie Słonecznym. Gdzie masa gwiazdy stanowi ponad 99% masy całego Układu Słonecznego. Gęstość i masa Tytan 1880 kg/m³ i 1,35×10 23 kg jest podobny do satelitów Jowisza – Ganimedesa (1936 kg/m³, 1,48×10 23 kg) i Callisto (1834 kg/m³, 1,08×10 23 kg).
Tytan to dwudziesty drugi księżyc Saturna. Jego orbita jest dalej niż Dione, Tethys i Enceladus, ale prawie trzy razy bliżej niż Japetusa. Tytan znajduje się poza pierścieniami Saturna w odległości 1221 900 km od centrum planety i nie bliżej niż 1 161 600 km od zewnętrznych warstw atmosfery Saturna. Satelita dokonuje pełnej rewolucji w prawie 16 ziemskich dni, a raczej w 15 dni 22 godziny i 41 minut ze średnią prędkością 5,57 km/s. To 5,5 razy szybciej niż obrót Księżyca wokół Ziemi. Podobnie jak Księżyc i wiele innych satelitów planetarnych w Układzie Słonecznym, Tytan ma synchroniczny obrót względem planety, wynikający z działania sił pływowych. Oznacza to, że okresy obrotu wokół jego osi i obrotu wokół Saturna pokrywają się, a satelita jest zawsze zwrócony w stronę planety tą samą stroną. Na Tytanie, podobnie jak na Ziemi, następuje zmiana pór roku, ponieważ oś obrotu Saturna jest nachylona względem równika o 26,73 °. Niemniej jednak planeta jest tak odległa od Słońca (1,43 mld km), że każdy z tych sezonów klimatycznych trwa 7,5 roku. Oznacza to, że zima, wiosna, lato i jesień na Saturnie i jego satelitach, w tym na Tytanie, zmieniają się co 30 lat - tyle czasu potrzeba System saturyjski całkowicie owinąć się wokół słońca.
Tytan, podobnie jak wszystkie inne duże satelity Układu Słonecznego, został odkryty w średniowieczu. Chociaż ówczesna optyka i teleskopy były znacznie gorsze od współczesnych, to jednak 25 marca 1655 r. astronom Christian Huygens udało się zauważyć jasne ciało obok Saturna, które jak ustalił, co 16 dni pojawia się w tym samym miejscu na dysku Saturna i dlatego oplata planetę. Po czterech takich obrotach, w czerwcu 1655, kiedy pierścienie Saturna miały niskie nachylenie względem Ziemi i nie przeszkadzały w obserwacji, Huygens był w końcu przekonany, że odkrył satelitę Saturna. Było to drugie odkrycie satelity od czasu wynalezienia teleskopu, 45 lat po odkryciu. Galileusz cztery największe księżyce Jowisza. Przez prawie dwa stulecia satelita nie miał konkretnej nazwy. Prawdziwa nazwa Tytana została zaproponowana przez Johna Herschela, angielskiego astronoma i fizyka w 1847 roku, na cześć brata Kronosa, Tytana.
Wielkość Tytana (na dole po lewej) w porównaniu do Księżyca (na górze po lewej) i Ziemi (po prawej).
Tytan jest 15 razy mniejszy od Ziemi i 3,3 razy większy od Księżyca
Atmosfera i klimat
Tytan jest jedynym satelitą w Układzie Słonecznym, który ma dość gęstą i gęstą atmosferę. Kończy się na wysokości około 400 km od powierzchni satelity, czyli 4,7 razy większej niż atmosfera Ziemi (przyjęta jest warunkowa granica między powłoką powietrzną Ziemi a kosmosem Linia Karmana na wysokości 85 km od powierzchni Ziemi). Atmosfera Tytana ma średnią masę 4,8 × 10 20 kg, czyli prawie 100 razy cięższą niż ziemskie powietrze (5,2 × 10 18 kg). Jednak ze względu na słabą grawitację przyspieszenie swobodnego spadania na satelicie jest tylko 1,35 m/s² - 7,3 razy słabsze niż grawitacja Ziemi, a zatem wraz ze spadkiem ciśnienia na powierzchni Tytana wzrasta ono tylko do 146,7 kPa (tylko 1,5 razy atmosfera ziemska). Atmosfera Tytana jest bardzo podobna do ziemskiej. Jego dolne warstwy są również podzielone na: troposfera i stratosfera. W troposferze temperatura spada wraz z wysokością, od -179°C na powierzchni do -203°C na wysokości 35 km (na Ziemi troposfera kończy się na wysokości 10-12 km). Rozległa tropopauza rozciąga się na wysokość 50 km, gdzie temperatura pozostaje prawie stała. A potem temperatura zaczyna rosnąć, omijając stratosferę i mezosferę - około 150 km od powierzchni. W jonosfera na wysokości 400-500 km temperatura wzrasta do wartości maksymalnej - około -120-130 ° C.
Powłoka powietrzna Tytana składa się prawie w całości z 98,4% azotu, pozostałe 1,6% to metan i argon, które dominują głównie w górnych warstwach atmosfery. W tym również satelita jest podobny do nasza planeta, ponieważ Tytan i Ziemia są jedynymi ciałami w Układzie Słonecznym, których atmosfery to głównie azot (na powierzchni Ziemi stężenie azotu wynosi 78,1%). Tytan nie posiada silnego pola magnetycznego, dlatego górne warstwy powłoki powietrznej są bardzo podatne na działanie wiatru słonecznego i promieniowania kosmicznego. W górna atmosfera, pod wpływem ultrafioletowego promieniowania słonecznego metan i azot tworzą złożone związki węglowodorowe. Niektóre z nich zawierają co najmniej 7 atomów węgla. Jeśli spadnie do powierzchnia tytanu i spójrz w górę, niebo będzie pomarańczowe, ponieważ gęste warstwy atmosfery raczej niechętnie przepuszczają promienie słoneczne. Związki organiczne, w tym atomy azotu w górnych warstwach atmosfery, mogą również tworzyć taką barwę powietrza.
Porównanie atmosfery ziemskiej i atmosfery Tytana. Powietrze obu ciał jest głównie
składa się z azotu: Tytan - 94,8%, Ziemia - 78,1%. Ponadto w warstwach środkowych
troposfera Tytana na wysokości 8-10 km zawiera około 40% metanu, który
pod ciśnieniem kondensuje się w chmury metanu. Następnie na powierzchnię
deszcze z ciekłego metanu, jak na Ziemi - woda
Zdjęcie Tytana z sondy Cassini. Atmosfera satelita więc
gęsty i nieprzezroczysty, że nie można zobaczyć powierzchni z kosmosu
Ciekawym tematem do dyskusji o Tytanie jest niewątpliwie klimat satelitarny. Temperatura na powierzchni Tytana wynosi średnio -180 °C. Ze względu na gęstą i nieprzejrzystą atmosferę różnica temperatur między biegunami a równikiem wynosi tylko 3 stopnie. Te niskie temperatury i wysokie ciśnienia przeciwdziałają topnieniu lodu wodnego, pozostawiając atmosferę praktycznie pozbawioną wody. Na powierzchni powietrze prawie w całości składa się z azotu, a wraz z jego unoszeniem spada stężenie azotu, natomiast wzrasta zawartość etanu C 2 H 6 i metanu CH 4 . Na wysokości 8-16 km wilgotność względna gazów wzrasta do 100% i kondensuje się w odprowadzane chmury metanu i etanu. Ciśnienie na Tytanie jest wystarczające, aby utrzymać te dwa pierwiastki nie w stanie gazowym, jak na Ziemi, ale w stanie ciekłym. Od czasu do czasu, gdy chmury gromadzą wystarczającą ilość wilgoci, na powierzchnię Tytana, podobnie jak osady ziemskie, opadają deszcze etanometanowe i tworzą całe rzeki, morza, a nawet oceany z płynnego „gazu”. W marcu 2007 roku, podczas bliskiego podejścia do satelity, aparat Cassini odkrył kilka gigantycznych jezior w pobliżu bieguna północnego, z których największe osiąga długość 1000 km i jest porównywalne pod względem powierzchni do Morze Kaspijskie. Według badań sondażowych i obliczeń komputerowych takie jeziora składają się z pierwiastków węglowo-wodorowych, takich jak etan C 2 H 6 -79%, metan CH 4 -10%, propan C 3 H 8 -7-8%, a także niewielki ilość cyjanowodoru 2-3% i około 1% butylenu. Takie jeziora i morza przy ziemskim ciśnieniu atmosferycznym (100 kPa lub 1 atm) rozproszyłyby się w ciągu kilku sekund i zamieniły w chmury gazu. Niektóre gazy, takie jak propan i etan, pozostaną na dnie, ponieważ są cięższe od powietrza, podczas gdy metan natychmiast uniesie się i rozproszy w atmosferze. Na Tytanie jest zupełnie inaczej. Niskie temperatury i ciśnienie 1,5 raza wyższe niż ziemskie utrzymują te substancje w gęstości wystarczającej do stanu ciekłego. Naukowcy nie wykluczają, że życie może istnieć na księżycu Saturna w takich morzach i jeziorach. Na Ziemi życie powstało w wyniku interakcji i aktywności wody w stanie ciekłym, on tytan zamiast wody mogą służyć etan i metan. Jasne jest, że nie mówimy o dużych, a nawet małych zwierzętach, ale o mikroskopijnych, prostych organizmach. Na przykład bakterie, które absorbują wodór cząsteczkowy, żywią się acetylenem i uwalniają w tym procesie metan. Jak zwierzęta lądowe wdychają tlen i wydychają dwutlenek węgla.
Wiatr na powierzchni satelity jego prędkość jest bardzo słaba, nie większa niż 0,5 m / s, jednak wraz ze wzrostem wzrasta. Już na wysokości 10-30 km wiatry wieją z prędkością 30 m/s, a ich kierunek pokrywa się z kierunkiem obrotu satelity. Na wysokości 120 km od powierzchni wiatr zamienia się w najpotężniejsze burze i huragany, których prędkość wzrasta do 80-100 metrów na sekundę.
Artystyczny widok panoramy Tytana. Jezioro metanowe otoczone skalistymi
struktury górskie mają kolor ciemnożółty lub jasnobrązowy i pięknie współgrają
z pomarańczowo zabarwionym niebem, jak błękitne morze - z błękitną atmosferą Ziemi
Głównymi elementami w obiegu i interakcji atmosfery są metan i etan,
które mogą uformować się w trzewiach Tytana i zostać uwolnione w powietrze, gdy
erupcja wulkanów. W niższej atmosferze kondensują się w ciecz
i tworzy chmury, a następnie opada na powierzchnię jako deszcz metanu i etanu
Powierzchnia i struktura
Powierzchnia Tytana, podobnie jak większość satelitów Saturna, jest podzielona na ciemne i jasne obszary, które są oddzielone od siebie wyraźnymi granicami. Podobnie jak Ziemia, powierzchnia satelity podzielona jest na obszary lądowe – kontynenty i część płynną – oceany i morza z płynnych „gazów” metanu i etanu. W bliskim regionie równikowym w jasnym regionie znajduje się największy kontynent Tytana - Ksanadu. Jest to ogromny ląd, wielkości Australii, to wzgórze składające się z pasm górskich. Pasma górskie kontynentu wznoszą się na wysokość ponad 1 km. Na ich zboczach, niczym ziemskie strumienie, płyną rzeki płynne, tworząc na płaskich powierzchniach jeziora metanowe. Niektóre z bardziej kruchych skał ulegają erozji, a deszcze metanu i strumienie spływające po zboczach ciekłego metanu stopniowo tworzą jaskinie w górach. Ciemny obszar Tytana powstaje w wyniku nagromadzenia cząstek pyłu węglowodorowego spadających z górnych warstw atmosfery, wypłukiwanych przez deszcze metanu z wyżyn i przenoszonych w rejony równikowe przez wiatry.
Bardzo trudno jest dokładnie powiedzieć, jaka jest wewnętrzna struktura Tytana. Prawdopodobnie znajduje się w centrum twardy rdzeń ze skał kamiennych, 2/3 wielkości promienia Tytana (około 1700 km). Nad jądrem znajduje się płaszcz składający się zarówno z gęstego lodu wodnego, jak i hydratu metanu. Z powodu sił pływowych Saturna i pobliskich satelitów rdzeń satelity nagrzewa się, a energia generowana wewnątrz wypycha gorące skały na powierzchnię. Ponadto, podobnie jak na Ziemi, w trzewiach Tytana zachodzą radioaktywne rozpady pierwiastków chemicznych, które służą jako dodatkowa energia do erupcji wulkanicznych.
W kwietniu 1973 roku statek kosmiczny NASA został wystrzelony w kierunku Giant Planets. „Pionier-11”. Sześć miesięcy później wykonał grawitacyjny manewr wokół Jowisza i skierował się dalej w kierunku Saturna. A we wrześniu 1979 roku sonda przeszła w odległości 354 000 km od zewnętrznej atmosfery Tytana. Ta zbieżność pomogła naukowcom ustalić, że temperatury powierzchniowe są zbyt niskie, aby podtrzymywać życie. Lata później Podróżnik 1 zbliżył się do satelity na 5600 km, wykonał wiele dość wysokiej jakości zdjęć atmosfery, określił masę i rozmiar satelity, a także niektóre cechy orbitalne. W latach 90. za pomocą potężnej optyki teleskopu Hubble'a dokładniej zbadano atmosferę Tytana - w szczególności chmury metanowe. Naukowcy odkryli, że metan, podobnie jak para wodna, zwilża górne warstwy i staje się cieczą. Następnie w tej postaci opada na powierzchnię w postaci opadów atmosferycznych.
Ostatnim i bardziej znaczącym etapem badań Tytana jest misja międzyplanetarnej stacji kosmicznej ” Cassini-Huygensa”. Pierwszy przelot obok Tytana odbył się 26 października 2004 r., w odległości zaledwie 1200 km od powierzchni. Z tej bliskiej odległości sonda potwierdziła obecność rzeki i jeziora metanowe. Dwa miesiące później, 25 grudnia, Huygens oddzielił się od zewnętrznej sondy i rozpoczął czterostukilometrowe nurkowanie przez nieprzejrzyste warstwy atmosfery Tytana. Zejście trwało 2 godziny i 28 minut. W tym czasie przyrządy pokładowe wykryły gęstą mgłę metanową (warstwy chmur) na wysokości 18-19 km, gdzie ciśnienie atmosferyczne wynosiło około 50 kPa (0,5 atm). Temperatura na zewnątrz na początku schodzenia wynosiła -202°C, podczas gdy na powierzchni Tytana około -180°C. Aby wykluczyć zderzenie uderzenia z powierzchnią satelity, aparat zszedł na specjalny spadochron. Dyrekcja Lotów Kosmicznych, która obserwowała tonięcie Huygensa, miała wielką nadzieję, że zobaczy ciekły metan na powierzchni. Ale aparat, wbrew życzeniom, runął na twardy grunt.
Projekt przyszłości o nazwie „Misja Titan Saturn System". Będzie to pierwsza żegluga w historii
poza ziemią. Urządzenie będzie przez 3 miesiące surfować po oceanach z cieczy
metan i podziwiaj zachód słońca gigantycznego Saturna z jego pierścieniami
Przez długi czas wierzono, że nasza niebieska planeta jest jedynym miejscem w Układzie Słonecznym, gdzie istnieją warunki do istnienia form życia. W rzeczywistości okazuje się, że bliska przestrzeń nie jest już tak martwa. Dziś możemy śmiało powiedzieć, że w zasięgu Ziemian znajdują się światy pod wieloma względami podobne do naszej rodzimej planety. Świadczą o tym ciekawe fakty uzyskane w wyniku badań sąsiedztwa gazowych gigantów Jowisza i Saturna. Oczywiście nie ma rzek i jezior z czystą i czystą wodą, a trawa na bezkresnych równinach nie zazieleniła się, ale w pewnych warunkach ludzkość mogłaby podjąć się ich rozwoju. Jednym z takich obiektów w Układzie Słonecznym jest Tytan, największy księżyc Saturna.
Reprezentacja największego satelity Saturna
Tytan dzisiaj niepokoi i zajmuje umysły społeczności astronomicznej, chociaż ostatnio patrzyliśmy na to ciało niebieskie, podobnie jak na inne podobne obiekty w Układzie Słonecznym, bez większego entuzjazmu. Dopiero dzięki lotom międzyplanetarnych sond kosmicznych odkryto, że na tym ciele niebieskim istnieje płynna materia. Okazuje się, że niedaleko od nas znajduje się świat z morzami i oceanami, o twardej powierzchni, spowitej gęstą atmosferą, bardzo zbliżoną strukturą do ziemskiej powłoki powietrznej. Imponująca jest również wielkość księżyca Saturna. Jego średnica wynosi 5152 km, przy 273 km. więcej niż Merkury, pierwsza planeta w Układzie Słonecznym.
Wcześniej uważano, że średnica Tytana wynosi 5550 km. Dokładniejsze dane na temat wielkości satelity uzyskano już w naszych czasach dzięki lotom sondy Voyager 1 i misji sondy Cassini-Huygens. Pierwszy aparat był w stanie wykryć gęstą atmosferę na satelicie, a ekspedycja Cassini umożliwiła zmierzenie grubości powłoki powietrzno-gazowej, która wynosi ponad 400 km.
Masa Titana wynosi 1,3452 10²³ kg. Według tego wskaźnika jest gorszy od Merkurego, a także pod względem gęstości. Odległe ciało niebieskie ma niską gęstość - tylko 1,8798 g/cm³. Dane te przemawiają za tym, że budowa satelity Saturna znacznie różni się od budowy planet ziemskich, które są o rząd wielkości masywniejsze i cięższe. W układzie Saturna jest to największe ciało niebieskie, którego masa wynosi 95% masy pozostałych 61 znanych księżyców gazowego giganta.
Na szczęście i lokalizacja największego Tytana. Biegnie po orbicie o promieniu 1 221 870 km z prędkością 5,57 km/s i pozostaje poza pierścieniami Saturna. Orbita tego ciała niebieskiego ma prawie okrągły kształt i znajduje się w tej samej płaszczyźnie, co równik Saturna. Okres orbitalny Tytana wokół macierzystej planety trwa prawie 16 dni. Co więcej, pod tym względem Tytan jest identyczny z naszym Księżycem, który obraca się wokół własnej osi synchronicznie ze swoim właścicielem. Satelita jest zawsze zwrócony z jednej strony na planetę macierzystą. Charakterystyki orbitalne największego księżyca Saturna zapewniają na nim zmianę pór roku, jednak ze względu na znaczne oddalenie tego układu od Słońca, pory roku na Tytanie są dość długie. Ostatni sezon letni na Tytanie zakończył się w 2009 roku.
Jest podobny pod względem wielkości i masy do pozostałych dwóch największych księżyców w Układzie Słonecznym, Ganimedesa i Kallisto. Tak duże rozmiary świadczą o planetarnej teorii pochodzenia tych ciał niebieskich. Potwierdza to powierzchnia satelity, na której znajdują się ślady aktywnej aktywności wulkanicznej, co jest cechą charakterystyczną planet ziemskich.
Po raz pierwszy zdjęcie powierzchni satelity Saturna uzyskano za pomocą sondy Huygens, która bezpiecznie wylądowała na powierzchni tego obiektu niebieskiego 14 stycznia 2005 roku. Nawet pobieżne spojrzenie na zdjęcia dawało wszelkie powody, by sądzić, że nowy tajemniczy świat otwiera się przed Ziemianami, żyjącymi własnym, kosmicznym życiem. To nie jest Księżyc, martwy i opuszczony. To świat wulkanów i jezior metanowych. Zakłada się, że pod powierzchnią znajduje się ogromny ocean, prawdopodobnie składający się z ciekłego amoniaku lub wody.
Lądowanie Huygensów
Historia odkrycia Tytana
Po raz pierwszy Galileusz odgadł istnienie satelitów Saturna. Nie mając możliwości technicznych obserwacji tak odległych obiektów, Galileusz przewidział ich istnienie. Dopiero Huygens, który miał już potężny teleskop zdolny do powiększania obiektów 50 razy, zaczął badać Saturna. To on zdołał wykryć tak duże ciało niebieskie krążące wokół pierścieniowego gazowego olbrzyma. To wydarzenie miało miejsce w 1655 roku.
Jednak nazwa nowego ciała niebieskiego musiała poczekać. Początkowo naukowcy zgodzili się nadać odkrytemu ciału niebieskiemu imię na cześć jego odkrywcy. Po tym, jak włoski Cassini odkrył inne satelity gazowego giganta, zgodzili się ponumerować nowe ciała niebieskie układu Saturna.
Pomysł ten nie był kontynuowany, ponieważ później odkryto inne obiekty w pobliżu Saturna.
Notacja, której dzisiaj używamy, została zaproponowana przez Anglika Johna Herschela. Zgodzili się, że największe satelity powinny mieć mitologiczne nazwy. Ze względu na swoją wielkość Titan był pierwszym na tej liście. Pozostałe siedem dużych satelitów Saturna otrzymało nazwy zgodne z imionami tytanów.
Atmosfera Tytana i jego cechy
Wśród ciał niebieskich Układu Słonecznego Tytan ma chyba najbardziej ciekawą powłokę powietrzną. Atmosfera satelity okazała się w rzeczywistości gęstą warstwą chmur, która przez długi czas uniemożliwiała wizualny dostęp do samej powierzchni ciała niebieskiego. Gęstość warstwy powietrzno-gazowej jest tak duża, że na powierzchni Tytana ciśnienie atmosferyczne jest 1,6 razy wyższe niż parametry ziemskie. W porównaniu z powłoką powietrzną Ziemi atmosfera na Tytanie ma znaczną grubość.
Głównym składnikiem atmosfery tytanowej jest azot, którego udział wynosi 98,4%. Około 1,6% to argon i metan, które znajdują się głównie w górnych warstwach powłoki powietrznej. Za pomocą sond kosmicznych w atmosferze znaleziono również inne związki gazowe:
- acetylen;
- metyloacetylen;
- diacetylen;
- etan;
- propan;
- dwutlenek węgla.
Obecne są niewielkie ilości cyjanku, helu i tlenku węgla. W atmosferze Tytana nie znaleziono wolnego tlenu.
Pomimo tak dużej gęstości powłoki powietrzno-gazowej satelity, brak silnego pola magnetycznego wpływa na stan powierzchniowych warstw atmosfery. Górna atmosfera jest wystawiona na działanie wiatru słonecznego i promieniowania kosmicznego. Azot (N) pod wpływem tych czynników reaguje, tworząc szereg ciekawych związków zawierających azot. Większość niektórych związków osadza się na powierzchni satelity, nadając jej lekko pomarańczowy odcień. Interesująca jest również historia metanu. Jego skład w atmosferze Tytana jest stabilny, chociaż ze względu na wpływy zewnętrzne ten lekki gaz mógł wyparować dawno temu.
Patrząc na atmosferę satelity w warstwach, można zauważyć ciekawy szczegół. Powłoka powietrzna na Tytanie jest rozciągnięta na wysokość i wyraźnie podzielona na dwie warstwy - przypowierzchniową i na dużej wysokości. Troposfera zaczyna się na wysokości 35 km. i kończy się tropopauzą na wysokości 50 km. Tutaj panują niezmiennie niskie temperatury -170⁰C. Ponadto wraz z wysokością temperatura spada do -120 stopni Celsjusza. Jonosfera Tytana zaczyna się na wysokości 1000-1200 km.
Zakłada się, że taki skład atmosfery Tytana wynika z jego aktywnej wulkanicznej przeszłości. Warstwy powietrza nasycone parami amoniaku rozkładają się na azot i wodór pod wpływem kosmicznego ultrafioletu oraz innych składników w wyniku reakcji fizykochemicznych. Jako cięższy azot zatonął i stał się głównym składnikiem atmosfery tytanowej. Wodór, ze względu na słabe siły grawitacyjne satelity, uciekł w przestrzeń kosmiczną.
Warstwy atmosfery Tytana, oddziaływanie jego składu chemicznego z polem magnetycznym ciała niebieskiego przyczyniają się do tego, że satelita ma swój własny klimat. Pory roku na Tytanie zmieniają się jak pory roku na Ziemi. W czasie, gdy jedna strona satelity jest zwrócona w stronę Słońca, Tytan pogrąża się w lecie. W jego atmosferze szaleją burze i huragany. Warstwy powietrza nagrzane światłem słonecznym znajdują się w ciągłej konwekcji, generując silne wiatry i znaczne ruchy mas chmur. Na wysokości 30 km prędkość wiatru dochodzi do 30 m/s. Im wyższa, tym intensywniejsza i silniejsza turbulencja mas powietrza. W przeciwieństwie do Ziemi, masy chmur na Tytanie są skoncentrowane w rejonach polarnych.
Stężenie metanu w górnych warstwach atmosfery wyjaśnia wzrost temperatury na powierzchni satelity spowodowany efektem cieplarnianym. Jednak obecność cząsteczek organicznych w składzie mas powietrza umożliwia swobodne przenikanie promieniowania ultrafioletowego w obu kierunkach, chłodząc warstwę powierzchniową skorupy tytanowej. Temperatura powierzchni wynosi -180⁰С. Różnica temperatur na biegunach i na równiku jest znikoma – tylko 3 stopnie.
Wysokie ciśnienie i niskie temperatury przyczyniają się do tego, że cząsteczki wody w atmosferze satelity całkowicie odparowują (zamrażają).
Struktura satelity: od zewnętrznej powłoki do rdzenia
Założenia i przypuszczenia dotyczące budowy tak dużego ciała niebieskiego opierały się głównie na danych z ziemskich obserwacji optycznych. Gęsta atmosfera Tytana skłaniała naukowców do hipotezy składu gazu satelity, zbliżonego do składu planety macierzystej. Jednak po lotach sond kosmicznych Pioneer 11 i Voyager 2 stało się jasne, że mamy do czynienia z ciałem niebieskim, którego struktura jest solidna i stabilna.
Obecnie uważa się, że Tytan ma skorupę podobną do ziemskiej. Średnica jądra wynosi około 3400 km, co stanowi ponad połowę średnicy ciała niebieskiego. Pomiędzy rdzeniem a skorupą znajduje się warstwa lodu, która różni się składem. Prawdopodobnie na pewnych głębokościach lód zamienia się w płynną strukturę. Porównanie zdjęć wykonanych z sondy Cassini AMS z różnicą dwóch lat wskazało na obecność przemieszczenia warstwy powierzchniowej satelity. Ta informacja dała naukowcom powód, by sądzić, że powierzchnia satelity spoczywa na warstwie cieczy, która składa się z wody i rozpuszczonego amoniaku. Przemieszczenie skorupy jest spowodowane oddziaływaniem sił grawitacyjnych i cyrkulacji atmosfery.
W swoim składzie Titan to połączenie lodu i skał krzemianowych w równych proporcjach, co jest bardzo podobne do budowy wewnętrznej Ganimedesa i Tritona. Jednak ze względu na obecność gęstej powłoki powietrznej struktura satelity ma swoje różnice i specyfikę.
Główne cechy odległego satelity
Sama obecność atmosfery na Tytanie czyni go wyjątkowym i interesującym do dalszych badań. Inną rzeczą jest to, że główną atrakcją odległego satelity Saturna jest obecność na nim dużych objętości cieczy. Ta nieudana planeta charakteryzuje się jeziorami i morzami, w których zamiast wody rozpryskują się fale metanu i etanu. Satelita posiada na powierzchni nagromadzenia kosmicznego lodu, który zawdzięcza swoje pochodzenie wodzie i amoniakowi.
Dowody na istnienie płynnej materii na powierzchni Tytana pochodziły ze zdjęć ogromnego basenu większego niż Morze Kaspijskie. Ogromne morze ciekłych węglowodorów nazywa się Morzem Krakena. Zgodnie ze swoim składem jest ogromnym naturalnym rezerwuarem skroplonych gazów: etanu, propanu i metanu. Inną dużą akumulacją płynów na Tytanie jest Morze Ligei. Większość jezior koncentruje się na północnej półkuli Tytana, co znacznie zwiększa współczynnik odbicia odległych ciał niebieskich. Po misji Cassini stało się jasne, że powierzchnia jest w 30-40% pokryta płynną materią zebraną w naturalnych morzach i jeziorach.
Tak ogromna ilość metanu i etanu, które są w stanie zamrożonym, przyczynia się do rozwoju pewnych form życia. Nie, nie będą to zwykłe organizmy lądowe, jednak w takich warunkach mogą istnieć żywe organizmy na Tytanie. Na satelicie jest wystarczająco dużo składników i substancji chemicznych do powstania organizmów i ich późniejszego istnienia.
Kalendarium współczesnej eksploracji Tytana
Wszystko zaczęło się od skromnej misji amerykańskiej sondy Pioneer 11, która w 1979 roku zdołała dostarczyć naukowcom pierwsze zdjęcia odległego satelity. Przez długi czas informacje otrzymywane od pioniera nie interesowały astrofizyków. Postęp w badaniach sąsiedztwa Saturna nastąpił po wizytach Voyagera w tym rejonie Układu Słonecznego, które dały bardziej szczegółowe obrazy satelity, wykonane z odległości 5000 km. Naukowcy otrzymali dokładniejsze dane na temat wielkości tego giganta, potwierdzono wersję o istnieniu gęstej atmosfery satelity.
Lot pioniera
Zdjęcia w podczerwieni wykonane z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a dostarczyły naukowcom informacji o składzie atmosfery księżyca. Po raz pierwszy na dysku planetarnym zidentyfikowano jasne i ciemne obszary, których natura pozostała nieznana. Po raz pierwszy narodziła się teoria, że powierzchnia Tytana jest pokryta w niektórych miejscach lodem, co zwiększa współczynnik odbicia ciała niebieskiego.
Sukces w dziedzinie badań nadszedł wraz z informacjami uzyskanymi z automatycznej stacji międzyplanetarnej Cassini. Rozpoczęta w 1997 roku misja Cassini jest wspólnym rozwojem ESA w NASA. Saturn stał się głównym przedmiotem badań, ale jego satelity nie pozostały bez uwagi. Tak więc, aby zbadać Tytana, program lotu obejmował etap lądowania na powierzchni satelity Saturna sondy Huygens. To urządzenie, stworzone staraniem NASA i włoskiej agencji kosmicznej, której zespół postanowił uczcić rocznicę swojego wspaniałego rodaka Giovanniego Cassiniego, miało zejść na powierzchnię Tytana.
Cassini na orbicie Saturna
Przez 4 lata Cassini kontynuował pracę w pobliżu Saturna. W tym czasie AMS przeleciał dwadzieścia razy w pobliżu Tytana, stale otrzymując nowe dane o satelicie i jego zachowaniu. Już jedno lądowanie sondy Huygens na Tytanie, które miało miejsce 14 marca 2007 roku, uważane jest za ogromny sukces całej misji. Mimo to, biorąc pod uwagę techniczne możliwości stacji Cassini i jej ogromny potencjał, postanowiono kontynuować badania nad Saturną i jego satelitami do 2017 roku.
Lot Cassini i lądowanie statku kosmicznego Huygens dostarczyły naukowcom wyczerpujących informacji o tym, czym naprawdę jest Tytan. Fotografie i filmowanie wideo powierzchni księżyca Saturna pokazały, że górne warstwy skorupy są mieszaniną błota i gazowego lodu. Główne fragmenty gleby to kamienie i kamyki. Krajobraz Tytana to naprzemienność solidnych, wzniesionych obszarów z nizinami. Podczas lądowania wykonano zdjęcia krajobrazu, który wyraźnie zaznaczył koryta rzek i linię brzegową.
Zdjęcie Tytana z Huygens
Tytan dziś i jutro
Nie wiadomo, jak zakończą się dalsze badania największego satelity. Zakłada się, że warunki stworzone w laboratoriach naziemnych, podobne do tych, które istnieją na Tytanie, rzucą światło na wersję możliwości istnienia form życia. Loty sond kosmicznych w ten rejon kosmosu nie są jeszcze planowane. Uzyskane informacje są wystarczające do modelowania Tytana w warunkach naziemnych. Jak przydatne będą te badania, czas pokaże. Pozostaje tylko czekać i mieć nadzieję, że Tytan w przyszłości ujawni swoje tajemnice, dając nadzieję na jego rozwój.
Księżyc Saturna to Tytan, najbardziej podobne do Ziemi ciało niebieskie. Niedawno naukowcy otrzymali zdjęcie, na którym po raz pierwszy odkryto materię w stanie ciekłym poza Ziemią. Ponadto na Tytanie odkryto atmosferę podobną do ziemskiej. Wcześniej głośne odkrycia naukowe były już powiązane z Tytanem, na przykład w 2008 r. Na Tytanie odkryto podziemny ocean. Być może to Tytan, a nie Mars, stanie się naszym przyszłym domem.
Tytan jest drugim co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym po Ganimedesie. Tytan zawiera 95% masy wszystkich księżyców Saturna. Grawitacja na Tytanie wynosi około jednej siódmej grawitacji Ziemi. Tytan jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym, który ma gęstą atmosferę i jedynym księżycem, którego powierzchnia jest prawie niewidoczna z powodu grubej warstwy chmur. Ciśnienie na powierzchni jest 1,6 razy wyższe niż ciśnienie atmosfery ziemskiej. Temperatura - minus 170-180 °C 
Tytan ma morza, jeziora i rzeki zbudowane z metanu i etanu, a także góry zrobione z lodu. Prawdopodobnie wokół kamiennego rdzenia o średnicy około 3400 km znajduje się kilka warstw lodu o różnych typach krystalizacji i być może warstwa cieczy. Wielu naukowców wysunęło hipotezę o istnieniu globalnego oceanu podpowierzchniowego. Porównanie zdjęć Cassini z 2005 i 2007 roku wykazało, że szczegóły krajobrazu zostały przesunięte o około 30 kilometrów. Ponieważ Tytan jest zawsze zwrócony w stronę Saturna z jednej strony, takie przesunięcie można wytłumaczyć faktem, że lodowa skorupa jest oddzielona od głównej masy satelity globalną warstwą cieczy. Ruch skorupy może powodować cyrkulację atmosfery, która obraca się w jednym kierunku (z zachodu na wschód) i ciągnie za sobą skorupę. Jeśli ruch skorupy okaże się nierównomierny, potwierdzi to hipotezę o istnieniu oceanu. Przypuszczalnie składa się z wody z rozpuszczonym w niej amoniakiem. 
Teoria ta została potwierdzona przez zdjęcie światła słonecznego odbijające się od powierzchni Tytana wykonane w połowie lipca 2009 roku przez sondę Cassini. Obraz został publicznie zaprezentowany dopiero w grudniu 2009 roku na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Geofizycznego w San Francisco.
Potem naukowcy musieli poświęcić dużo czasu, aby udowodnić, że wykryta jasna plama to nic innego jak blask słońca na powierzchni jeziora, a nie erupcja wulkanu lub błyskawica. W wyniku dalszej analizy naukowcom udało się ustalić, że wykryty blask należał do ogromnego basenu węglowodorowego Morza Krakena, którego powierzchnia wynosi 400 tysięcy kilometrów kwadratowych, czyli jest większa niż powierzchnia największe jezioro na Ziemi - Morze Kaspijskie. Według danych Cassini i obliczeń komputerowych skład cieczy w jeziorach jest następujący: etan (76-79%). Na drugim miejscu jest propan (7-8%), a na trzecim metan (5-10%). Ponadto jeziora zawierają 2-3% cyjanowodoru i około 1% butenu, butanu i acetylenu. Według innych hipotez głównymi składnikami są etan i metan. 
Obecność jezior ciekłych węglowodorów na powierzchni Tytana nie budziła wątpliwości, ponieważ ślady ogromnych jezior cieczy zostały odkryte przez Cassini w procesie badania powierzchni Tytana za pomocą fal radiowych. Na podstawie tych pośrednich danych naukowcom udało się nawet udowodnić występowanie cykli globalnych zlodowaceń i odwilży na Tytanie, ale do tej pory astronomowie nie byli w stanie przebić się przez gęstą węglowodorową atmosferę Tytana, aby uchwycić te jeziora. Po raz pierwszy zespołowi naukowców pracujących z Cassini udało się to zrobić dopiero teraz, gdy na północnej półkuli Tytana, gdzie koncentruje się większość jezior, skończyła się zima i jej powierzchnię ponownie oświetlały promienie. słońca. 
„To zdumiewające, jak bardzo powierzchnia Tytana przypomina Ziemię” – powiedziała w sierpniu Rosalie Lopez, geolog planetarny z Pasadenie, po szczegółowym zbadaniu powierzchni Tytana. 
Tytan ma atmosferę, która również upodabnia go do Ziemi. Atmosfera Tytana ma grubość około 400 kilometrów i zawiera kilka warstw smogu węglowodorowego, co czyni Tytana jedynym satelitą w Układzie Słonecznym, którego powierzchni nie można obserwować przez teleskop. Smog odpowiada również za unikalny dla układu słonecznego efekt antyszklarniowy. Atmosfera to 98,6% azotu, a w warstwie przypowierzchniowej jego zawartość spada do 95%. Tak więc Tytan i Ziemia są jedynymi ciałami w Układzie Słonecznym o gęstej atmosferze i przeważającej zawartości azotu. Schemat przedstawia strukturę Tytana. W kontynuacji tego tematu radzę przeczytać o wycieczce na Marsa i projekcie Space X Elona Muska, który planuje urzeczywistnić życie na Marsie. 
Tytan otrzymuje bardzo mało energii słonecznej, aby zapewnić dynamikę procesów atmosferycznych. Jest prawdopodobne, że potężne wpływy pływowe Saturna dostarczają energii do poruszania się mas atmosferycznych, 400 razy silniejszej niż pływy powodowane przez Księżyc na Ziemi. Za przyjęciem założenia o pływowym charakterze wiatrów przemawia równoleżnikowe położenie grzbietów wydm, które są szeroko rozpowszechnione na Tytanie. Powierzchnia Tytana na niskich szerokościach geograficznych została podzielona na kilka jasnych i ciemnych regionów o wyraźnych granicach. W pobliżu równika na wiodącej półkuli znajduje się jasny obszar wielkości Australii (widoczny również na fotografiach Hubble'a), który jest pasmem górskim. Został nazwany Xanadu.
Region podobny w swojej budowie geologicznej do powierzchni Ziemi został po raz pierwszy odkryty na Tytanie w 1994 roku za pomocą orbitującego teleskopu Hubble'a. Ale wtedy nie można było tego szczegółowo rozważyć. A do Saturna, którego satelitą jest Tytan, 15 października 1997 r. wystartowała amerykańska międzyplanetarna stacja Cassini.
14 stycznia 2005 roku, po oderwaniu się od stacji Cassini, lądownik Huygens wszedł w gęstą atmosferę Tytana. A sama stacja, zarówno w 2005, jak i 2007 roku, przesyłała obrazy powierzchni księżyca Saturna do centrum sterowania.Zdjęcia otrzymane ze stacji zrobiły na naukowcach ogromne wrażenie. Zdjęcia tego obszaru, zwanego Fensal, bardzo przypominały lądową pustynię Kalahari. A miejsce o nazwie Belet to pustynia Rub al-Khali w Omanie. Wydmy mają około 100 metrów wysokości, od jednego do dwóch kilometrów szerokości i setki kilometrów długości.
Duże jeziora połączone kanałami były wyraźnie widoczne niedaleko północnego bieguna Tytana. Można nawet zobaczyć, jak coś przepływa przez kanały. Teren był uderzająco podobny do Kanady, Finlandii czy Karelii.
Odkryto również dużą rzekę podobną do egipskiego Nilu. Ma długość około 400 kilometrów i wpada do morza. To pierwsza pozaziemska rzeka odkryta w Układzie Słonecznym. A Tytan to pierwszy pozaziemski świat, na powierzchni którego znajduje się jakaś ciecz.
Podobieństwo Tytana do Ziemi uzupełnia fakt, że ma gęstą atmosferę, w której unoszą się chmury, tworzy się mgła i pada deszcz. To właśnie dzięki obecności atmosfery satelita Jowisza zawsze wzbudzał zainteresowanie astronomów. Obecność atmosfery odkrył w 1944 roku amerykański astronom Gerard Kuiper. A to 95 procent azotu. Praktycznie nie ma w nim tlenu. A wielkość Tytana jest imponująca, ustępując jedynie księżycowi Saturna Ganimedesowi. A na Tytanie, tak jak na Ziemi, są pory roku.
Pomimo podobieństwa zdjęć powierzchni Tytana do ziemskiego krajobrazu, istnieje znacząca różnica między Tytanem a Ziemią. Temperatura tajemniczego satelity Saturna różni się od ziemskiej o 100, aw niektórych obszarach nawet o 200 stopni. Ze znakiem minus. Dlatego to nie woda płynie w jego jeziorach i kanałach. Są to węglowodany płynne, składające się z mieszaniny metanu i etanu. ALE 
dokładniej, 80% etanu, 10% metanu i około 8% propanu. Pozostałe 2 procent to buten, butan i acetylen. Mówiąc najprościej, Titan to naturalny magazyn skroplonego gazu. I wydaje się, że największy w Układzie Słonecznym. Tylko niebieski sen wszystkich firm produkujących gaz. Całkowite rezerwy paliwa węglowodorowego na Tytanie są kilkakrotnie większe niż na naszej planecie.
Przesyłane obrazy na Ziemię i moduł zejścia Huygens. Kamyczki i duże kamienie wpadły w ramę. Niektóre z nich osiągają średnicę około dwóch metrów. A ich powierzchnia jest wypolerowana. Naukowcy sugerują, że kamienie mogą składać się ze zwykłej wody z domieszką amoniaku. W temperaturze około minus 180 stopni woda nabiera niezwykłej siły. Znaleziono także wytłumaczenie dla „piasku”, który wypełnia lokalne pustynie. Mogą to być zamrożone węglowodory wylatujące z atmosfery. Według ziemskich koncepcji to raczej nie „piasek”, ale „śnieg”.
Pomimo zewnętrznego podobieństwa do naszej planety, jest mało prawdopodobne, aby inteligentne życie było możliwe na Tytanie. Prawie 200 stopniowe przymrozki znacznie utrudniają powstawanie i rozwój wysoce zorganizowanych form życia. Ale może na nim istnieć najprostsze życie.
W 2010 roku zespół NASA ogłosił, że znalazł wyraźne oznaki najprostszych form życia na Tytanie. Tylko nie zwykły tlen-wodór, ale metan-wodór. 
Później to stwierdzenie nie zostało potwierdzone, ale takiej możliwości nie można całkowicie wykluczyć.
Biolodzy nie mogą udzielić jednoznacznej odpowiedzi na pytanie o możliwość istnienia życia w temperaturze około minus 180 stopni. Dlatego odpowiadają wymijająco, że takie stworzenia nie są jeszcze znane naszej nauce. To prawda, jeden z badaczy z NASA, Chris McKay, przyznaje istnienie życia na Tytanie, które może używać zamiast tlenu znalezionego w 
wodór w atmosferze Tytana. Tylko, że jeśli możliwe jest znalezienie życia na satelicie Saturna, to jest mało prawdopodobne, aby było podobne do czegokolwiek znanego nam.
Postawiono również hipotezę, że pod stukilometrową warstwą lodu może znajdować się ocean mieszaniny wody i amoniaku. W którym możliwe jest istnienie nowych, nieznanych nam form życia.
Oczekiwany okres eksploatacji stacji Cassini wynosił cztery lata. Następnie został przedłużony do 2010 roku. Potem do 2017 roku. Wydaje się, że zarówno Saturn, jak i Tytan nadal budzą zainteresowanie badaczy.
Drugi co do wielkości w Układzie Słonecznym po Ganimedesie (Jowisz). W swojej strukturze to ciało jest bardzo podobne do Ziemi. Jego atmosfera jest również podobna do naszej, aw 2008 roku na Tytanie odkryto duży podziemny ocean. Z tego powodu wielu naukowców sugeruje, że ten konkretny satelita Saturna stanie się w przyszłości siedzibą ludzkości.
Tytan to księżyc o masie około 95 procent masy wszystkich Saturna. Siła grawitacji wynosi około jednej siódmej siły grawitacji na Ziemi. To jedyny satelita w naszym systemie, który ma gęstą atmosferę. Badanie powierzchni Tytana jest trudne ze względu na grubą warstwę chmur. Temperatura wynosi minus 170-180 stopni, a ciśnienie na powierzchni jest 1,5 raza wyższe niż na Ziemi.
Na Tytanie znajdują się jeziora, rzeki i morza zbudowane z etanu i metanu, a także wysokie góry, które są w większości pokryte lodem. Według założeń niektórych naukowców, wokół kamiennego jądra, które osiąga średnicę 3400 kilometrów, znajduje się kilka warstw lodu o różnym typie krystalizacji, a także być może jedna warstwa cieczy.
W trakcie badań na Tytanie odkryto ogromne złoże węglowodorów - Morze Krakena. Jego powierzchnia to 400 050 kilometrów kwadratowych. Według obliczeń komputerowych i zdjęć wykonanych ze statku kosmicznego, skład cieczy we wszystkich jeziorach jest w przybliżeniu następujący: etan (około 79%), propan (7-8%), metan (5-10%), cyjanowodór ( 2-3%), acetylen, butan, buten (około 1%). Według innych teorii głównymi substancjami są metan i etan.
Tytan to księżyc, którego atmosfera ma grubość około 400 kilometrów. Zawiera warstwy smogu węglowodorowego. Z tego powodu powierzchni tego ciała niebieskiego nie można obserwować przez teleskop.
Planeta Tytan otrzymuje bardzo mało energii słonecznej, aby zapewnić dynamikę procesów w atmosferze. Naukowcy zasugerowali, że energia potrzebna do przemieszczania mas atmosferycznych zapewnia silny efekt pływowy planety Saturn.
Obrót i orbita
Promień orbity Tytana wynosi 1 221 870 kilometrów. Na zewnątrz znajdują się takie satelity Saturna jak Hyperion i Iapetus, a wewnątrz - Mimas, Tethys, Dione, Enceladus. Orbita Tytana przemija
Satelita Tytana dokonuje kompletnej rewolucji wokół swojej planety w ciągu piętnastu dni, dwudziestu dwóch godzin i czterdziestu jeden minut. Prędkość orbitalna wynosi 5,57 kilometra na sekundę.
Podobnie jak wiele innych, satelita Titan obraca się synchronicznie względem Saturna. Oznacza to, że czasy jego obrotu wokół planety i wokół własnej osi pokrywają się, w wyniku czego Tytan zawsze obraca się w jedną stronę do Saturna, a więc na powierzchni satelity znajduje się punkt, w którym Saturn zawsze wydaje się wisieć na zenit.
Nachylenie osi obrotu Saturna zapewnia samej planecie i jej satelitom. Na przykład ostatnie lato na Tytanie zakończyło się w 2009 roku. Jednocześnie czas trwania każdej pory roku wynosi około siedem i pół roku, ponieważ planeta Saturn dokonuje pełnego obrotu wokół gwiazdy Słońca w ciągu trzydziestu lat.
