ТИТАН (САТЕЛИТ): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2025

Титан е един от спътниците на планетата Сатурн и най-големият от всички. Повърхността му е ледена, по-голяма е от Меркурий и има най-плътната атмосфера от всички спътници в Слънчевата система.

От Земята Титан се вижда с помощта на бинокли или телескопи. Кристиан Хюйгенс (1629-1695), холандски астроном, който през 1655 г. забелязва спътника с телескоп за първи път. Хюйгенс не го нарече Титан, а просто Луна Сатурни, което на латиница е "луна на Сатурн".

Фигура 1. Титан в орбита около Сатурн. Изображение на са Касини. Източник: НАСА.

Името Титан, произлизащо от гръцката митология, е предложено от Джон Хершел (1792-1871), син на Уилям Хершел, в средата на 19 век. Титаните са братя Кронос, баща на времето за гърците, еквивалентен на Сатурн на римляните.

Както космическите мисии, извършени през последната половина на 20 век, така и наблюденията на космическия телескоп Хъбъл значително увеличиха знанията за този спътник, който сам по себе си е завладяващ свят.

Като начало, на Титан има метеорологични явления, подобни на тези на Земята, като ветрове, изпарение и дъжд. Но с фундаментална разлика: за Титан метанът играе важна роля в тях, тъй като това вещество е част от атмосферата и повърхността.

Освен това, тъй като оста на въртене е наклонена, Титан се наслаждава на сезони, въпреки че продължителността е различна от тази на Земята.

За това, а също и защото има собствена атмосфера и големи размери, Титан понякога се описва като миниатюрна планета и учените са се фокусирали върху това да го опознаят по-добре, да знаят дали той притежава или е способен да носи живот.

Основни характеристики

размер

Титан е вторият по големина спътник, втори след Ганимед, огромната луна на Юпитер. По размер той е по-голям от Меркурий, тъй като малката планета е с диаметър 4879,4 км, а Титан е с диаметър 5149,5 км.

Фигура 2. Сравнение на размерите между Земята, Луната и Титан, долу вляво. Източник: Wikimedia Commons. Аполон 17 Снимка на цялата Земя: Телескопично изображение на НАСА на Пълнолунието: Григорий Х. Ревера Изображение на Титан: НАСА / JPL / Институт за космически науки / Публичен домейн

Титан обаче има голям процент лед в състава си. Учените знаят това чрез неговата плътност.

плътност

За да се изчисли плътността на едно тяло, е необходимо да се знае както неговата маса, така и обемът му. Масата на Титан може да се определи чрез третия закон на Кеплер, както и данни, предоставени от космически мисии.

Плътността на Титан се оказва 1,9 g / cm ³, много под тази на скалистите планети. Това означава само, че Титан има голям процент лед - не само вода, ледът може да бъде и други вещества - в състава си.

атмосфера

Сателитът има плътна атмосфера, нещо рядко в Слънчевата система. Тази атмосфера съдържа метан, но основният компонент е азотът, точно както атмосферата на Земята.

В него няма вода, нито има въглероден диоксид, но има и други въглеводороди, тъй като слънчевата светлина реагира с метана, което поражда други съединения като ацетилен и етан.

Няма магнитно поле

Що се отнася до магнетизма, на Титан липсва собствено магнитно поле. Тъй като е в края на радиационните пояси на Сатурн, много силно енергийни частици все още достигат повърхността на Титан и разграждат молекули там.

Хипотетичен пътешественик, пристигащ на Титан, би открил повърхностна температура от порядъка на -179.5 ºC и атмосферно налягане, което може би е неудобно: един и половина повече от стойността на земното налягане на морско равнище.

Дъжд

На Титан вали дъжд, тъй като метанът се кондензира в атмосферата, въпреки че този дъжд често не може да стигне до земята, тъй като той частично се изпарява, преди да стигне до земята.

Обобщение на основните физически характеристики на Титан

композиция

Планетарните учени извеждат от плътността на Титан, която е приблизително два пъти по-голяма от тази на водата, че спътникът е наполовина скала и половин лед.

Скалите съдържат желязо и силикати, докато ледът не е цял вода, въпреки че под замръзналия слой на кора има смес от вода и амоняк. На Титан има кислород, но обвързан с водата в подземната повърхност.

Вътре в Титан, точно както на Земята и други тела в Слънчевата система, има радиоактивни елементи, които произвеждат топлина, докато се разпадат в други елементи.

Важно е да се отбележи, че температурата на Титан е близка до тройната точка на метана, което показва, че това съединение може да съществува като твърдо, течно или газово, като играе същата роля като водата на Земята.

Това беше потвърдено от сондата Касини, която успя да се спусне на повърхността на спътника, където откри проби от изпаряването на това съединение. Той също така открива региони, в които радиовълните са отразени слабо, аналогично на това как се отразяват в езерата и океаните на Земята.

Тези тъмни участъци в радио изображенията предполагат наличието на тела на течен метан с ширина между 3 и 70 км, въпреки че са необходими повече доказателства, за да се потвърди окончателно този факт.

Атмосферата на Титан

Холандският астроном Джерард Куйпер (1905-1973) потвърди през 1944 г., че Титан има своя атмосфера, благодарение на която сателитът има характерния оранжево-кафяв цвят, който може да се види на изображенията.

По-късно, благодарение на данните, изпратени от мисията Voyager в началото на 80-те години, беше установено, че тази атмосфера е доста плътна, въпреки че получава по-малко слънчева радиация поради разстоянието.

Освен това има слой смог, който затъмнява повърхността и в който има суспензии от въглеводородни частици.

В горната атмосфера на Титан се развиват ветрове с скорост до 400 км / ч, въпреки че приближавайки се към повърхността, панорамата е малко по-спокойна.

Атмосферни газове

По отношение на състава си атмосферните газове се състоят от 94% азот и 1,6% метан. Останалите компоненти са въглеводороди. Това е най-характерната особеност, защото освен земната атмосфера, никой друг в Слънчевата система не съдържа азот в такова количество.

Метанът е парников газ, чието присъствие пречи на температурата на Титан да спадне допълнително. Въпреки това, най-външният слой, съставен от широко диспергирани газове, е отразяващ и противодейства на парниковия ефект.

въглеводороди

Сред въглеводородите, наблюдавани на Титан, акрилонитрилът е поразителен в концентрация до 2,8 части на милион (ppm), открит чрез спектроскопични техники.

Това е съединение, широко използвано в производството на пластмаси и според учените е способно да създава структури, подобни на клетъчните мембрани.

Въпреки че първоначално акрилонитрилът е открит в горните слоеве на атмосферата на Титан, се смята, че той може да достигне до повърхността, кондензирайки се в долните слоеве на атмосферата и след това да падне при дъжд.

Освен акрилонитрил, на Титан има толини или толини, любопитни съединения от органично естество, които се появяват, когато ултравиолетовата светлина фрагментира метан и отделя азотни молекули.

Резултатът е тези по-сложни съединения, за които се смята, че са съществували на ранната Земя. Те са открити на ледени светове отвъд астероидния пояс и изследователите са в състояние да ги произведат в лабораторията.

Подобни констатации са много интересни, въпреки че условията на спътника не са подходящи за земния живот, особено заради екстремните температури.

Как да наблюдаваме Титан

Титанът се вижда от Земята като малка светлинна точка около гигантския Сатурн, но е необходима помощта на инструменти като бинокъл или телескопи.

Въпреки това, не е възможно да забележите много подробности, защото Титан не свети толкова, колкото галилеевите спътници (големите спътници на Юпитер).

Освен това големият размер и яркостта на Сатурн понякога могат да скрият присъствието на спътника, така че е необходимо да се търсят моментите на най-голямо разстояние между двамата, за да се разграничи спътникът.

Orbit

На Титан са нужни почти 16 дни, за да се върти около Сатурн и такова въртене е синхронно с планетата, което означава, че винаги показва едно и също лице.

Това явление е много често срещано сред спътниците в Слънчевата система. Нашата Луна, например, също е в синхронно въртене със Земята.

Фигура 3. Орбитата на Титан, подчертана в червено, заедно с тази на основните спътници на Сатурн: Хиперион и Япет са най-отдалечените от Титан, докато най-вътрешните са в ред: Рея, Диона, Тетис, Енцелад и Мимас, Източник: Wikimedia Commons. ! Оригинал: Pile pileVector: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Това се дължи на силите на приливите и отливите, които не само вдигат течните маси, което е ефектът, който се цени най-много на Земята. Освен това са способни да повдигат кора и да изкривяват планетите и сателитите.

Силите на приливите и отливите постепенно забавят скоростта на спътника, докато орбиталната скорост се изравни със скоростта на въртене.

Въртящо движение

Синхронното въртене на Титан означава, че периодът му на въртене около оста му е същият като орбиталния период, тоест приблизително 16 дни.

На Титан има станции заради наклона на оста на въртене на 26º от еклиптиката. Но за разлика от Земята, всеки би продължил около 7,4 години.

През 2006 г. сондата Касини изведе изображения, показващи дъжд (от метан) на северния полюс на Титан, събитие, което ще отбележи началото на лятото в северното полукълбо на спътника, където се смята, че съществуват метанови езера.

Дъждовете щяха да накарат езерата да растат, докато тези в южното полукълбо със сигурност ще пресъхнат около същото време.

Вътрешна структура

Диаграмата по-долу показва многопластовата вътрешна структура на Титан, изградена чрез обединяване на доказателства, събрани от наблюдения на Земята плюс тази от мисиите Вояджър и Касини:

-Нядър, съставен от вода и силикати, въпреки че се обработва и възможността за по-вътрешно скалисто ядро, основаващо се на силикатите.

-Различни слоеве лед и течна вода с амоняк

-Най-голяма кора от лед.

Фигура 4. Вътрешна структура на Титан, според теоретичните модели. Източник: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Диаграмата също така показва плътния атмосферен слой, който покрива повърхността, в който се откроява слоят органични съединения от типа на толин, споменат по-горе, и накрая по-външен и дебел слой от смог.

геология

Сондата Касини, която кацна на Титан през 2005 г., изследва спътника с помощта на инфрачервени камери и радари, способни да проникнат в плътната атмосфера. Изображенията показват разнообразна геология.

Въпреки че Титан е бил формиран заедно с останалите членове на Слънчевата система преди малко повече от 4,5 милиарда години, повърхността му е много по-нова, около 100 милиона години според изчисленията. Това е възможно благодарение на голямата геоложка активност.

Изображенията разкриват ледени хълмове и гладки повърхности с по-тъмен цвят.

Малко са кратерите, тъй като геоложката активност ги изтрива малко след формирането им. Някои учени заявиха, че повърхността на Титан е подобна на пустинята в Аризона, въпреки че мястото на скалата заема лед.

На мястото на спускането на сондата бяха открити леко заоблени хребети лед, сякаш течност ги е оформила отдавна.

Има и хълмове, облицовани с канали, леко наклонени към равнината и описаните по-горе метанови езера, както и острови. Тези езера са първите стабилни течни тела, открити на място извън самата Земя и разположени близо до полюсите.

Фигура 5. Изображение на Титан, взето от сондата Хюйгенс на 10 км надморска височина. Източник: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / Public domain.

Релефът като цяло не е много маркиран на Титан. Най-високите планини достигат около един или два километра, според алтиметрични данни.

В допълнение към тези характеристики, на Титан има дюни, причинени от приливите и отливите, които от своя страна генерират силни ветрове на повърхността на спътника.

Всъщност всички тези явления се случват на Земята, но по съвсем различен начин, тъй като на Титан метанът зае мястото на водата, а също така е много по-далеч от Слънцето.

Препратки

1. Eales, S. 2009. Планети и планетарни системи. Wiley-Blackwell.
2. Kutner, M. 2003. Астрономия: физическа перспектива. Cambridge University Press.
3. Институт по астробиология на НАСА. НАСА открива, че Луната на Сатурн има химикал, който може да образува "мембрани". Възстановени от: nai.nasa.gov.
4. Институт по астробиология на НАСА. Какво в света (ите) са толините ?. Възстановено от: planetary.org.
5. Pasachoff, J. 2007. Космосът: Астрономия в новото хилядолетие. Трето издание. Thomson-Brooks / Cole.
6. Семена, М. 2011. Слънчевата система. Седмо издание. Учене в Cengage.
7. Science Daily. Доказателство за промяна на сезоните, дъжд върху северния полюс на титана на луната на Сатурн. Възстановено от: sciencedaily.com.
8. Wikipedia. Титан (луна). Възстановено от: en.wikipedia.org.