TITAN (SATELIT): CHARAKTERISTIKA, ZLOŽENIE, OBEŽNÁ DRÁHA, POHYB - ARTE - 2025

Titan je jedným zo satelitov planéty Saturn a najväčší zo všetkých. Jeho povrch je ľadový, je väčší ako ortuť a má najhustejšiu atmosféru zo všetkých satelitov v slnečnej sústave.

Zo Zeme je Titan viditeľný pomocou ďalekohľadov alebo ďalekohľadov. Bol to kresťanský Huygens (1629 - 1695), holandský astronóm, ktorý v roku 1655 po prvý raz spozoroval satelit s ďalekohľadom. Huygens to nenazval Titan, ale jednoducho Luna Saturni, čo je latinka pre „Saturnov mesiac“.

Obrázok 1. Titán obiehajúci Saturn. Obrázky sú Cassini. Zdroj: NASA.

Názov Titan, odvodený z gréckej mytológie, navrhol v polovici 19. storočia John Herschel (1792-1871), syn Williama Herschela. Titáni boli bratia Cronosu, otca doby pre Grékov, čo sa rovná Rimanom Saturnom.

Vesmírne misie uskutočnené v poslednej polovici 20. storočia aj pozorovania Hubbleovho vesmírneho teleskopu výrazne zvýšili znalosti o tomto satelite, ktorý je sám o sebe fascinujúcim svetom.

Na začiatku sú na Titane meteorologické javy podobné tým na Zemi, ako sú vietor, výpar a dážď. Ale so zásadným rozdielom: na titáne v nich zohráva dôležitú úlohu metán, pretože táto látka je súčasťou atmosféry a povrchu.

Navyše, pretože jeho os rotácie je naklonená, Titan si užíva ročné obdobia, hoci trvanie je iné ako na Zemi.

Z tohto dôvodu a tiež preto, že má svoju vlastnú atmosféru a veľkú veľkosť, je Titan niekedy opísaný ako miniatúrna planéta a vedci sa zamerali na to, aby sa lepšie spoznali, aby vedeli, či skrýva alebo je schopný skrývať život.

Všeobecné charakteristiky

veľkosť

Titan je druhý najväčší satelit, druhý iba pre Ganymede, obrovský mesiac Jupitera. Veľkosť je väčšia ako ortuť, pretože malá planéta má priemer 4879,4 km a Titan má priemer 5149,5 km.

Obrázok 2. Porovnanie veľkostí medzi Zemou, Mesiacom a Titanom, vľavo dole. Zdroj: Wikimedia Commons. Apollo 17 Obrázok celej Zeme: NASA Teleskopický obraz splnu: Gregory H. Revera Obrázok Titanu: NASA / JPL / Vesmírny vedecký inštitút / Public Domain

Titan má však vo svojom zložení veľké percento ľadu. Vedci to vedia vďaka svojej hustote.

Hustota

Na výpočet hustoty tela je potrebné poznať jeho hmotnosť aj objem. Hmotnosť Titana sa dá určiť podľa Keplerovho tretieho zákona, ako aj z údajov poskytnutých vesmírnymi misiami.

Titánu hustota vykľuje 1,9 g / cm ³ , výrazne pod úrovňou z kamenných planét. To znamená iba to, že Titan má vo svojom zložení veľké percento ľadu - nielen vody, ale aj ľadu.

atmosféra

Satelit má hustú atmosféru, čo je v slnečnej sústave niečo vzácne. Táto atmosféra obsahuje metán, ale hlavnou zložkou je dusík, rovnako ako zemská atmosféra.

Neobsahuje v nej vodu ani oxid uhličitý, ale sú prítomné aj iné uhľovodíky, pretože slnečné svetlo reaguje s metánom, čo vedie k vzniku ďalších zlúčenín, ako je acetylén a etán.

Žiadne magnetické pole

Pokiaľ ide o magnetizmus, Titanovi chýba vlastné magnetické pole. Pretože je na okraji Saturnových radiačných pásov, veľa vysokoenergetických častíc stále dosahuje povrch Titanu a tam rozbíja molekuly.

Hypotetický cestujúci prichádzajúci na Titan by zistil povrchovú teplotu rádovo -179,5 ° C a atmosférický tlak, ktorý bol možno nepríjemný: jeden a pol násobok hodnoty zemského tlaku na hladine mora.

dážď

Na Titáne prší, pretože v atmosfére kondenzuje metán, aj keď tento dážď často nedosiahne zem, pretože sa čiastočne odparí skôr, ako dosiahne zem.

Súhrn hlavných fyzikálnych vlastností Titanu

zloženie

Vedci z planéty usudzujú z Titanovej hustoty, ktorá je zhruba dvakrát väčšia ako hustota vody, že satelit je pol skaly a pol ľadu.

Horniny obsahujú železo a kremičitany, zatiaľ čo ľad nie je všetka voda, hoci pod zamrznutou vrstvou kôry je zmes vody a amoniaku. Na Titáne je kyslík, ale v podpovrchovej vrstve je viazaný na vodu.

Vo vnútri Titanu, rovnako ako na Zemi a ďalších telieskach v slnečnej sústave, existujú rádioaktívne prvky, ktoré pri rozklade na iné prvky produkujú teplo.

Je dôležité si uvedomiť, že teplota na Titáne je blízka trojitému bodu metánu, čo naznačuje, že táto zlúčenina môže existovať ako tuhá látka, kvapalina alebo plyn, pričom zohráva rovnakú úlohu ako voda na Zemi.

Potvrdila to Cassiniho sonda, ktorá dokázala zostúpiť na povrch satelitu, kde našla vzorky odparovania tejto zlúčeniny. Zistila tiež oblasti, v ktorých sú rádiové vlny slabo odrážané, podobne ako sa odrážajú v jazerách a oceánoch na Zemi.

Tieto tmavé oblasti v rádiových obrazoch naznačujú prítomnosť telies tekutého metánu širokého medzi 3 a 70 km, hoci na definitívne potvrdenie tejto skutočnosti je potrebné viac dôkazov.

Atmosféra na Titane

Holandský astronóm Gerard Kuiper (1905-1973) v roku 1944 potvrdil, že Titan má svoju vlastnú atmosféru, vďaka ktorej má satelit charakteristickú oranžovohnedú farbu, ktorú je možné vidieť na obrázkoch.

Neskôr sa vďaka údajom, ktoré poslala misia Voyager začiatkom 80-tych rokov, zistilo, že táto atmosféra je dosť hustá, hoci z dôvodu vzdialenosti prijíma menšie slnečné žiarenie.

Má tiež vrstvu smogu, ktorá matuje povrch a v ktorej sú suspendované uhľovodíkové častice.

V hornej atmosfére Titanu sa vyvíja vietor až 400 km / h, hoci sa blížia k povrchu, panoráma je trochu pokojnejšia.

Atmosférické plyny

Pokiaľ ide o zloženie, atmosférické plyny pozostávajú z 94% dusíka a 1,6% metánu. Zvyšok zložiek sú uhľovodíky. Toto je najcharakteristickejšia vlastnosť, pretože okrem zemskej atmosféry žiadny iný v slnečnej sústave neobsahuje dusík v takom množstve.

Metán je skleníkový plyn, ktorého prítomnosť bráni ďalšiemu poklesu teploty Titanu. Vonkajšia vrstva, ktorá sa skladá zo široko rozptýlených plynov, je však reflexná a pôsobí proti skleníkovému efektu.

uhľovodíky

Medzi uhľovodíkmi pozorovanými na titáne je akrylonitril pozoruhodný v koncentrácii až 2,8 dielov na milión (ppm) detegovaný spektroskopickými technikami.

Je to zlúčenina široko používaná pri výrobe plastov a podľa vedcov je schopná vytvárať štruktúry podobné bunkovým membránam.

Aj keď akrylonitril bol pôvodne detegovaný v horných vrstvách Titanovej atmosféry, predpokladá sa, že môže dobre dosiahnuť povrch, kondenzovať v nižších vrstvách atmosféry a potom padať v daždi.

Na rozdiel od akrylonitrilu sú na Titane aj tolíny alebo tolíny, zvláštne zlúčeniny organickej povahy, ktoré sa objavujú, keď ultrafialové svetlo fragmentuje metán a oddeľuje molekuly dusíka.

Výsledkom sú tieto zložitejšie zlúčeniny, o ktorých sa predpokladá, že existovali na začiatku Zeme. Boli odhalené na ľadových svetoch za asteroidovým pásom a vedci ich dokážu vyrobiť v laboratóriu.

Takéto zistenia sú veľmi zaujímavé, aj keď podmienky satelitu nie sú vhodné na pozemský život, najmä z dôvodu extrémnych teplôt.

Ako pozorovať Titana

Titan je zo Zeme viditeľný ako malý bod svetla okolo obra Saturn, ale sú potrebné nástroje ako ďalekohľad alebo ďalekohľady.

Napriek tomu si nie je možné všimnúť veľa detailov, pretože Titan nesvieti toľko ako galilské satelity (veľké satelity Jupitera).

Navyše, veľká veľkosť a jas Saturn môže niekedy skryť prítomnosť satelitu, takže je potrebné hľadať okamihy najväčšej vzdialenosti medzi nimi, aby sa satelit rozlíšil.

Orbit

Titan trvá rotáciu okolo Saturn takmer 16 dní a takáto rotácia je synchrónna s planétou, čo znamená, že vždy ukazuje rovnakú tvár.

Tento jav je veľmi častý medzi satelitmi v slnečnej sústave. Napríklad náš Mesiac je tiež v synchronizovanej rotácii so Zemou.

Obrázok 3. Titanova obežná dráha zvýraznená červenou farbou spolu s oboma hlavnými satelitmi Saturn: Hyperion a Iapetus sú najvzdialenejšie k Titanu, zatiaľ čo najvnútornejšie sú v poradí: Rhea, Dione, Tethys, Enceladus a Mimas. , Zdroj: Wikimedia Commons. ! Originál: Drťová hromadaVektor: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Je to spôsobené prílivovými silami, ktoré nielen zdvíhajú tekuté hmoty, čo je účinok, ktorý sa najviac oceňuje na Zemi. Sú tiež schopné zdvihnúť kôru a deformovať planéty a satelity.

Slapové sily postupne spomaľujú rýchlosť satelitu, až kým sa orbitálna rýchlosť nebude rovnať rýchlosti otáčania.

Rotačný pohyb

Synchrónna rotácia Titanu znamená, že jeho rotačná doba okolo jeho osi je rovnaká ako orbitálna perióda, tj približne 16 dní.

Na Titane sú stanice kvôli nakloneniu osi rotácie pri 26 ° od ekliptiky. Ale na rozdiel od Zeme by každý trval asi 7,4 rokov.

V roku 2006 sonda Cassini priniesla snímky ukazujúce dážď (z metánu) na severnom póle Titanu, čo by znamenalo začiatok leta na severnej pologuli satelitu, kde sa predpokladá výskyt metánových jazier.

Dážď by spôsobil, že jazerá rastú, zatiaľ čo jazerá na južnej pologuli by určite vyschli približne v rovnakom čase.

Vnútorná štruktúra

Schéma nižšie ukazuje Titanovu vrstvenú vnútornú štruktúru vytvorenú na základe zhromaždenia dôkazov zozbieraných z pozorovaní Zeme plus údajov z misií Voyager a Cassini:

-Nukle zložený z vody a kremičitanov, aj keď je tiež možné zaobchádzať s vnútorným skalnatým jadrom, ktoré je založené na kremičitanoch.

- Rôzne vrstvy ľadu a tekutej vody s amoniakom

- Najvzdialenejšia kôra ľadu.

Obrázok 4. Vnútorná štruktúra Titanu podľa teoretických modelov. Zdroj: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Schéma tiež ukazuje hustú atmosférickú vrstvu, ktorá pokrýva povrch, na ktorom vyniká vrstva organických zlúčenín vyššie uvedeného typu tolínu, a nakoniec vonkajšiu a jemnejšiu vrstvu smogu.

geológie

Sonda Cassini, ktorá pristála na Titane v roku 2005, skúmala satelit pomocou infračervených kamier a radaru, schopných preniknúť do hustej atmosféry. Obrázky ukazujú rôznu geológiu.

Hoci Titan vznikol spolu so zvyškom členov slnečnej sústavy pred viac ako 4,5 miliardami rokov, jeho povrch je podľa odhadov oveľa novší, podľa odhadov okolo 100 miliónov rokov. To je možné vďaka veľkej geologickej aktivite.

Obrázky odhaľujú ľadové kopce a hladké povrchy tmavšej farby.

Existuje niekoľko kráterov, pretože ich geologická aktivita krátko po ich vytvorení vymaže. Niektorí vedci tvrdili, že povrch Titanu je podobný arizonskej púšti, hoci ľad nahrádza miesto skaly.

V mieste zostupu sondy sa našli mierne zaoblené hrebene ľadu, akoby ich už dávno vytvarovala tekutina.

Existujú tiež kopce lemované kanálmi, ktoré sa mierne stúpajú nad nížinu a vyššie popísané metánové jazerá, ako aj ostrovy. Tieto jazerá sú prvé stabilné tekuté telá nachádzajúce sa na mieste mimo Zeme a nachádzajú sa blízko pólov.

Obrázok 5. Obrázok Titanu zhotovený sondou Huygens vo výške 10 km. Zdroj: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / Public Domain.

Reliéf vo všeobecnosti nie je pre Titana veľmi výrazný. Najvyššie hory dosahujú podľa výškových údajov výšku asi jedného až dvoch kilometrov.

Okrem týchto funkcií sú na Titane duny spôsobené prílivom a odlivom, ktoré zase vytvárajú silné vetry na povrchu satelitu.

V skutočnosti sa všetky tieto javy vyskytujú na Zemi, ale veľmi odlišným spôsobom, pretože na metane nahradil Titan metán miesto vody a je to oveľa ďalej od Slnka.

Referencie

1. Eales, S. 2009. Planéty a planetárne systémy. Wiley-Blackwell.
2. Kutner, M. 2003. Astronómia: fyzikálna perspektíva. Cambridge University Press.
3. Astrobiologický ústav NASA. NASA zistila, že Mesiac Saturn obsahuje chemikálie, ktoré by mohli vytvárať „membrány“. Získané z: nai.nasa.gov.
4. Astrobiologický ústav NASA. Čo sú na svete (y) tholíny? Získané z: planetary.org.
5. Pasachoff, J. 2007. Kozmos: Astronómia v novom tisícročí. Tretia edícia. Thomson-Brooks / Cole.
6. Seeds, M. 2011. Slnečná sústava. Siedme vydanie. Cengage Learning.
7. Science Daily. Dôkaz o meniacom sa ročných obdobiach, dážď na severnom póle Saturn mesiaca Titan. Obnovené z: sciposedaily.com.
8. Wikipedia. Titan (mesiac). Obnovené z: en.wikipedia.org.