Титан

Титан — найбільший за розміром супутник Сатурна, другий за розміром у Сонячній системі (після Ганімеда). Його відкрив Хрістіан Гюйгенс у 1655 році.

Діаметр Титана — 5150 км. Таким чином, він більший за планету Меркурій, хоча й поступається їй за масою. У Титані зосереджено 95% маси всіх супутників Сатурна. Завдяки своїй значній масі (¹/₄₀₀₀ маси Сатурна, вдвічі більше за масу Місяця) Титан впливає на рух інших супутників Сатурна, зумовлюючи збурення їх орбіт. Сила тяжіння на ньому становить приблизно одну сьому від земної.

Титан — єдиний супутник у Сонячній системі, який має щільну атмосферу (її відкрив Джерард Койпер). Тиск біля поверхні приблизно в 1,6 разів перевищує тиск земної атмосфери. Температура — мінус 170-180 °C. Це єдиний супутник, поверхню якого неможливо спостерігати у видимому діапазоні через хмари.

На Титані є метанові моря і ріки (але їх наявність довго була під сумнівом — „Гюйгенс” приземлився на темній ділянці з твердою поверхнею), а також гори, які складаються з водяного льоду.

Титан складається майже наполовину з водяного льоду і наполовину — з кам’янистих матеріалів. Такий склад подібний до деяких інших великих супутників газових планет: Ганімеда, Каллісто, Тритона.

Імовірно, навколо кам’яного ядра діаметром близько 3400 км є кілька шарів льоду з різними типами кристалізації.

В атмосфері супутника виявлено ізотоп аргон-40, що свідчить про вулканічну діяльність. Припускають, що роль лави мають виконувати вода та аміак. Такий тип вулканізму називається кріовулканізмом. Окрім цього, на знімках космічного апарата „Кассіні” зафіксовано принаймні два утворення, що нагадують вулкани.

На Титані виявлено щонайменше один масивний гірський хребет протяжністю близько 150 км і висотою до 1,6 км. На гірських вершинах є світлі відкладення, можливо, поклади метану та інших органічних матеріалів.

Атмосфера Титана має товщину близько 400 км і містить кілька шарів вуглеводневого „смогу”. Через це Титан є єдиним супутником у Сонячній системі, поверхню якого неможливо спостерігати в телескоп.

Більше 95% атмосфери супутника складає азот. Таким чином, Титан і Земля — єдині тіла в Сонячній системі, які мають щільну атмосферу з переважним вмістом азоту (розріджені азотні атмосфери мають Тритон і, можливо, Плутон). Другим за вмістом компонентом є метан; є також сліди етану, ацетилену, діацетилену, метилацетилену, ціаноацетилену, пропану, вуглекислого газу, чадного газу, ціаногену, гелію. Вуглеводні надають атмосфері оранжевого кольору (зокрема, таким є колір неба, якщо дивитися з поверхні). Одним із джерел метану може бути вулканічна активність.

Нижні шари атмосфери, як і на Землі, поділяються на тропосферу й стратосферу. У тропосфері температура з висотою падає: від 94 К на поверхні до 70 К на висоті 35 км (на Землі тропосфера закінчується на висоті 10-16 км). До висоти 50 км простягається тропопауза, де температура залишається практично сталою. Вище температура починає зростати. Такі інверсії температури перешкоджають розвитку вертикальних рухів повітря. Вони зазвичай виникають через спільну дію двох факторів — підігріву повітря знизу, від поверхні, і розігріву зверху (завдяки поглинанню сонячного випромінювання). У земній атмосфері інверсія температур спостерігається на висотах близько 50 км (стратопауза) і 80-90 км (мезопауза). На Титані температура впевнено зростає принаймні до 150 км. Проте на висотах понад 500 км „Гюйгенс” несподівано виявив цілу низку температурних інверсій, кожна з яких визначає певний шар атмосфери. Їх походження поки не з’ясовано.

За даними космічного апарата „Кассіні”, нижня частина атмосфери Титана, так само як і атмосфера Венери, обертається істотно швидше поверхні і являє собою єдиний потужний постійний ураган. На висотах понад 10 км в атмосфері Титана постійно дмуть вітри. Їх напрямок збігається обертанням супутника, а швидкість зростає з висотою від кількох метрів за секунду на висоті 10-30 км до 30 м/с на висоті 50-60 км. На висотах понад 120 км має місце сильна турбулентність атмосфери — її ознаки були помічені ще в 1980-1981 роках, коли через систему Сатурна пролітали космічні апарати „Вояджер”. Однак несподіванкою стало те, що на висоті близько 80 км в атмосфері Титана зареєстровано штиль — сюди не потрапляють ні вітри, що дмуть нижче 60 км, ні турбулентні рухи, що спостерігаються на вдвічі вищій висоті. Причини такого дивного завмирання рухів поки не вдається пояснити.

Титан отримує дуже мало сонячної енергії для того, щоб забезпечити динаміку атмосферних процесів. Швидше за все, енергію для руху атмосферних мас забезпечують потужні припливні сили Сатурна, що в 400 разів перевищують обумовлені Місяцем припливи на Землі. На користь припущення про припливний характер вітрів свідчить широтне розташування пасом дюн, поширених на Титані (згідно з радарними дослідженнями).