ТИТАН (СПУТНИК): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2025

Титан - один из спутников планеты Сатурн и самый крупный из всех. Его поверхность покрыта льдом, он больше Меркурия и имеет самую плотную атмосферу среди всех спутников Солнечной системы.

С Земли Титан можно увидеть в бинокль или телескоп. Христиан Гюйгенс (1629-1695), голландский астроном, в 1655 году впервые заметил спутник с помощью телескопа. Гюйгенс называл его не Титаном, а просто Луной Сатурни, что в переводе с латыни означает «спутник Сатурна».

Рисунок 1. Титан на орбите Сатурна. Изображение Кассини. Источник: НАСА.

Название Титан, полученное из греческой мифологии, было предложено Джоном Гершелем (1792-1871), сыном Уильяма Гершеля, в середине 19 века. Титаны были братьями Кроноса, отца того времени для греков, что эквивалентно Сатурну у римлян.

И космические миссии, проведенные во второй половине 20-го века, и наблюдения космического телескопа Хаббла значительно расширили знания об этом спутнике, который сам по себе является захватывающим миром.

Начнем с того, что на Титане есть метеорологические явления, аналогичные земным, такие как ветер, испарение и дождь. Но с принципиальным отличием: на Титане метан играет в них важную роль, поскольку это вещество является частью атмосферы и поверхности.

Кроме того, поскольку его ось вращения наклонена, Титан наслаждается временами года, хотя их продолжительность отличается от земной.

Из-за этого, а также из-за того, что у него есть собственная атмосфера и большой размер, Титан иногда описывают как миниатюрную планету, и ученые сосредоточили свое внимание на том, чтобы лучше узнать его, узнать, есть ли на нем жизнь или может ли она содержать жизнь.

Общие характеристики

Размер

Титан - второй по величине спутник, уступающий только Ганимеду, огромному спутнику Юпитера. По размерам он больше Меркурия, поскольку маленькая планета имеет диаметр 4879,4 км, а диаметр Титана - 5149,5 км.

Рис. 2. Сравнение размеров Земли, Луны и Титана, внизу слева. Источник: Wikimedia Commons. Аполлон-17 Изображение всей Земли: Телескопическое изображение полной Луны НАСА: Грегори Х. Ревера Изображение Титана: НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наук / общественное достояние

Однако в составе Титана большой процент льда. Ученые знают это по его плотности.

плотность

Чтобы рассчитать плотность тела, необходимо знать как его массу, так и объем. Массу Титана можно определить с помощью третьего закона Кеплера, а также данных космических миссий.

Плотность Титана составляет 1,9 г / см ³ , что значительно ниже плотности каменистых планет. Это означает только то, что на Титане большой процент льда - не только воды, но и других веществ - в составе льда.

атмосфера

У спутника плотная атмосфера, что редко встречается в Солнечной системе. Эта атмосфера содержит метан, но основным компонентом является азот, как и атмосфера Земли.

В нем нет воды и углекислого газа, но присутствуют другие углеводороды, потому что солнечный свет реагирует с метаном, давая начало другим соединениям, таким как ацетилен и этан.

Нет магнитного поля

Что касается магнетизма, то у Титана нет собственного магнитного поля. Поскольку он находится на границе радиационных поясов Сатурна, многие высокоэнергетические частицы все еще достигают поверхности Титана и расщепляют там молекулы.

Гипотетический путешественник, прибывающий на Титан, обнаружит, что температура поверхности составляет порядка -179,5 ºC, а атмосферное давление, возможно, вызывает дискомфорт: в полтора раза больше давления Земли на уровне моря.

дождь

На Титане идет дождь, потому что метан конденсируется в атмосфере, хотя этот дождь часто может не достигать земли, поскольку он частично испаряется, прежде чем достигнет земли.

Краткое изложение основных физических характеристик Титана

Сочинение

Ученые-планетологи на основании плотности Титана, которая примерно вдвое больше плотности воды, делают вывод, что спутник наполовину состоит из камня и наполовину из льда.

Породы содержат железо и силикаты, а лед - это не только вода, хотя под мерзлым слоем корки находится смесь воды и аммиака. На Титане есть кислород, но он связан с водой в недрах.

Внутри Титана, как и на Земле и других телах Солнечной системы, есть радиоактивные элементы, которые выделяют тепло, распадаясь на другие элементы.

Важно отметить, что температура на Титане близка к тройной точке метана, что указывает на то, что это соединение может существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии, играя ту же роль, что и вода на Земле.

Это подтвердил зонд Cassini, которому удалось спуститься на поверхность спутника, где были обнаружены образцы испарения этого соединения. Он также обнаружил области, в которых радиоволны отражаются слабо, аналогично тому, как они отражаются в озерах и океанах на Земле.

Эти темные области на радиоизображениях предполагают присутствие тел жидкого метана шириной от 3 до 70 км, хотя для окончательного подтверждения этого факта необходимы дополнительные доказательства.

Атмосфера на Титане

Голландский астроном Герард Койпер (1905–1973) подтвердил в 1944 году, что Титан имеет собственную атмосферу, благодаря которой спутник имеет характерный оранжево-коричневый цвет, который можно увидеть на изображениях.

Позже, благодаря данным, отправленным миссией «Вояджер» в начале 1980-х годов, было обнаружено, что эта атмосфера довольно плотная, хотя из-за расстояния она получает меньше солнечной радиации.

Он также имеет слой смога, который притупляет поверхность и в котором находятся частицы углеводородов во взвешенном состоянии.

В верхних слоях атмосферы Титана развиваются ветры со скоростью до 400 км / ч, хотя с приближением к поверхности панорама становится немного более безмятежной.

Атмосферные газы

Что касается его состава, атмосферные газы состоят из 94% азота и 1,6% метана. Остальные компоненты - углеводороды. Это наиболее характерная особенность, потому что, кроме атмосферы Земли, ни одна другая солнечная система не содержит азота в таком количестве.

Метан - это парниковый газ, присутствие которого предотвращает дальнейшее падение температуры Титана. Однако самый внешний слой, состоящий из широко рассеянных газов, является отражающим и противодействует парниковому эффекту.

углеводороды

Среди углеводородов, наблюдаемых на Титане, выделяется акрилонитрил с концентрацией до 2,8 частей на миллион (ppm), обнаруженной с помощью спектроскопических методов.

Это соединение, широко используемое в производстве пластмасс, по мнению ученых, способно создавать структуры, похожие на клеточные мембраны.

Хотя акрилонитрил первоначально был обнаружен в верхних слоях атмосферы Титана, считается, что он вполне может достигнуть поверхности, конденсироваться в нижних слоях атмосферы, а затем упасть под дождем.

Помимо акрилонитрила, на Титане есть толины или толины, любопытные соединения органической природы, которые появляются, когда ультрафиолетовый свет фрагментирует метан и разделяет молекулы азота.

В результате появились эти более сложные соединения, которые, как полагают, существовали на ранней Земле. Они были обнаружены в ледяных мирах за пределами пояса астероидов, и исследователи могут производить их в лаборатории.

Такие находки очень интересны, хотя условия спутника не подходят для земной жизни, особенно из-за экстремальных температур.

Как наблюдать за Титаном

Титан виден с Земли как небольшая светящаяся точка вокруг гигантского Сатурна, но необходима помощь таких инструментов, как бинокли или телескопы.

Даже в этом случае невозможно заметить много деталей, потому что Титан не светит так сильно, как галилеевы спутники (великие спутники Юпитера).

Кроме того, большие размеры и яркость Сатурна иногда могут скрывать присутствие спутника, поэтому необходимо искать моменты наибольшего расстояния между ними, чтобы различить спутник.

Орбита

Титану требуется почти 16 дней, чтобы вращаться вокруг Сатурна, и такое вращение синхронно с планетой, что означает, что он всегда показывает одно и то же лицо.

Это явление очень распространено среди спутников Солнечной системы. Наша Луна, например, тоже вращается синхронно с Землей.

Рис. 3. Орбита Титана, выделенная красным цветом, вместе с орбитой главных спутников Сатурна: Гиперион и Япет являются наиболее удаленными от Титана, а самые внутренние - по порядку: Рея, Диона, Тетис, Энцелад и Мимас. . Источник: Wikimedia Commons. ! Оригинал: Куча щебня Вектор: Мысид. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Это происходит из-за приливных сил, которые не только поднимают жидкие массы, и этот эффект наиболее ценится на Земле. Они также способны поднимать кору и искривлять планеты и спутники.

Приливные силы постепенно замедляют скорость спутника до тех пор, пока его орбитальная скорость не станет равной скорости вращения.

Вращательное движение

Синхронное вращение Титана означает, что его период вращения вокруг своей оси такой же, как и период обращения по орбите, то есть приблизительно 16 дней.

На Титане есть станции из-за наклона оси вращения на 26º от эклиптики. Но в отличие от Земли, каждая из них прослужит около 7,4 года.

В 2006 году зонд «Кассини» сделал снимки, показывающие дождь (из метана) на северном полюсе Титана, событие, которое ознаменует начало лета в северном полушарии спутника, где, как полагают, существуют метановые озера.

Из-за дождей озера разрастутся, а озера в южном полушарии наверняка высохнут примерно в то же время.

Внутренняя структура

На приведенной ниже диаграмме показана многослойная внутренняя структура Титана, построенная путем объединения данных, собранных из наблюдений Земли, а также из миссий Вояджер и Кассини:

-Ядро, состоящее из воды и силикатов, хотя возможность более внутреннего каменистого ядра, основанного на силикатах, также рассматривается.

-Различные слои льда и жидкой воды с нашатырным спиртом

-Наружная корка льда.

Рисунок 4. Внутреннее строение Титана согласно теоретическим моделям. Источник: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

На диаграмме также показан плотный атмосферный слой, покрывающий поверхность, в котором выделяется слой органических соединений типа толина, упомянутого выше, и, наконец, более внешний и тонкий слой смога.

геология

Зонд «Кассини», который приземлился на Титане в 2005 году, исследовал спутник с помощью инфракрасных камер и радара, способных проникать в плотную атмосферу. Изображения показывают разнообразную геологию.

Хотя Титан был сформирован вместе с остальными членами Солнечной системы чуть более 4,5 миллиардов лет назад, его поверхность появилась гораздо позже, по оценкам, около 100 миллионов лет назад. Это возможно благодаря большой геологической активности.

На изображениях видны ледяные холмы и гладкие поверхности более темного цвета.

Кратеров немного, так как геологическая активность стирает их вскоре после образования. Некоторые ученые заявили, что поверхность Титана похожа на пустыню Аризоны, хотя лед заменяет камень.

В месте спуска зонда были обнаружены плавно закругленные гряды льда, как если бы их давным-давно сформировала жидкость.

Есть также холмы с каналами, пологими спускающимися к равнине и описанным выше метановым озерам, а также острова. Эти озера - первые устойчивые жидкие тела, обнаруженные за пределами самой Земли и расположенные вблизи полюсов.

Рис. 5. Изображение Титана, сделанное зондом Гюйгенс на высоте 10 км. Источник: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / Public domain.

Рельеф на Титане в целом не очень выражен. Самые высокие горы, по данным альтиметрии, достигают высоты около одного-двух километров.

В дополнение к этим особенностям на Титане есть дюны, вызванные приливами, которые, в свою очередь, порождают сильные ветры на поверхности спутника.

На самом деле все эти явления происходят на Земле, но совсем по-другому, так как на Титане метан занял место воды, а также он находится намного дальше от Солнца.

Ссылки

1. Илс, с. 2009. Планеты и планетные системы. Wiley-Blackwell.
2. Катнер, М. 2003. Астрономия: физическая перспектива. Издательство Кембриджского университета.
3. Институт астробиологии НАСА. НАСА обнаружило, что на Луне Сатурна есть химические вещества, которые могут образовывать «мембраны». Получено с: nai.nasa.gov.
4. Институт астробиологии НАСА. Что такое толины? Получено с: planetary.org.
5. Пасачофф, Дж. 2007. Космос: астрономия в новом тысячелетии. Третье издание. Томсон-Брукс / Коул.
6. Семена, М. 2011. Солнечная система. Издание седьмое. Cengage Learning.
7. Science Daily. Свидетельства смены времен года, дождь на северном полюсе спутника Сатурна Титана. Получено с: sciencedaily.com.
8. Wikipedia. Титан (луна). Получено с: en.wikipedia.org.