Войти
График с подробным описанием температуры, давления и других аспектов климата Титана. Атмосферная дымка снижает температуру в нижних слоях атмосферы, а метан повышает температуру на поверхности. Криовулканы извергают метан в атмосферу, который затем падает на поверхность, образуя озера. Климат Титана, самой большой луны Сатурн во многих отношениях похож на Сатурн Земля, несмотря на то, что у него гораздо более низкая температура поверхности. Его плотная атмосфера, метановый дождь и возможный криовулканизм создают аналог, хотя и с использованием других материалов, климатическим изменениям, которым подверглась Земля в течение гораздо более короткого года.
Титан получает только около 1% от количества солнечного света, которое делает Земля. Средняя температура поверхности составляет около 90,6 К (-182,55 ° C, или -296,59 ° F). При этой температуре водяной лед имеет чрезвычайно низкое давление пара, поэтому в атмосфере почти нет водяного пара. Однако метан в атмосфере вызывает существенный парниковый эффект, который удерживает поверхность Титана при гораздо более высокой температуре, чем это было бы в противном случае тепловое равновесие.
Дымка в атмосфере Титана способствует антипарниковый эффект за счет отражения солнечного света обратно в космос, что делает его поверхность значительно холоднее, чем верхние слои атмосферы. Это частично компенсирует парниковое потепление и сохраняет поверхность несколько прохладнее, чем можно было бы ожидать от одного парникового эффекта. Согласно McKay et al., «Антипарниковый эффект на Титане снижает температуру поверхности на 9 К, тогда как парниковый эффект увеличивает ее на 21 К. Конечный эффект заключается в том, что температура поверхности (94 К) на 12 К выше, чем эффективная температура 82 К. [т. Е. Равновесие, которое было бы достигнуто в отсутствие какой-либо атмосферы] "
Наклон орбиты Титана относительно Солнца равен очень близко к осевому наклону Сатурна (около 27 °), а его осевой наклон по отношению к орбите равен нулю. Это означает, что направление падающего солнечного света почти полностью определяется циклом дня и ночи Титана и годовым циклом Сатурна. Дневной цикл на Титане длится 15,9 земных дня, то есть столько времени требуется Титану для обращения вокруг Сатурна. Титан заблокирован приливом, поэтому одна и та же часть Титана всегда обращена к Сатурну, и отдельного «месячного» цикла нет.
Сезонное изменение обусловлено годом Сатурна: Сатурну требуется около 29,5 земных лет, чтобы вращаться вокруг Солнца, выставляя разное количество солнечного света на северное и южное полушария Титана в разные периоды сатурнианского года. Сезонные погодные изменения включают в себя более крупные углеводородные озера в северном полушарии зимой, уменьшение дымки в периоды равноденствия из-за изменения атмосферной циркуляции и связанные с этим ледяные облака в южных полярных регионах. Последнее равноденствие произошло 11 августа 2009 года; это было весеннее равноденствие для северного полушария, а это означает, что южное полушарие получает меньше солнечного света и переходит в зиму.
Обычно приземные ветры слабые (<1 meter per second). Recent computer simulations indicate that the huge dunes of сажа как материал, падающий из атмосферы в вместо этого экваториальные области могут быть сформированы редкими штормовыми ветрами, которые случаются только раз в пятнадцать лет, когда Титан находится в равноденствии. Штормы производят сильные нисходящие потоки, текущие на восток со скоростью до 10 метров в секунду, когда достигают поверхности. В конце 2010 года, что эквивалентно ранней весне в северном полушарии Титана, в районах экваториальной пустыни Титана наблюдалась серия метановых бурь.
Из-за эксцентриситета орбиты Сатурна Титан примерно на 12% ближе к Солнцу. в течение лета в южном полушарии, что делает южное лето короче, но жарче, чем северное. Эта асимметрия может способствовать топологическим различиям между полушариями - в северном полушарии гораздо больше углеводородных озер. Озера Титана большие тихий, с небольшими волнами или рябью; однако «Кассини» обнаружил свидетельства увеличения турбулентности в течение лета в северном полушарии, предполагая, что приземные ветры могут усиливаться в определенное время года на Титане. Кассини также видел волны и рябь.
Результаты исследования Гюйгенса указывают на то, что атмосфера Титана периодически выплывает жидкий метан и другие органические соединения на поверхность Луны. В октябре 2007 года наблюдатели отметили увеличение видимой непрозрачности облаков над экваториальной областью Канаду, что наводит на мысль о «метановой мороси», хотя это не было прямым доказательством дождя. Однако последующие изображения озер в южном полушарии Титана, сделанные за год, показывают, что они увеличены и заполнены сезонными углеводородными дождями. Возможно, участки поверхности Титана могут быть покрыты слоем толинов, но это не подтверждено. Присутствие дождя указывает на то, что Титан может быть единственным телом Солнечной системы, помимо Земли, на котором радуга могла образовываться. Однако, учитывая крайнюю непрозрачность атмосферы для видимого света, подавляющее большинство любых радуг будет видно только в инфракрасном диапазоне.
Количество метановых озер, видимых около южного полюса Титана, явно меньше, чем наблюдаемое. возле северного полюса. Поскольку южный полюс в настоящее время находится летом, а северный - зимой, возникает гипотеза, что метан выпадает на полюса зимой и испаряется летом. Согласно докладу Тэцуи Токано из Кельнского университета, ожидается, что циклоны, вызванные этим испарением и связанные с дождем, а также ураганные ветры со скоростью до 20 м / с (45 миль в час), будут формироваться над большие северные моря (Kraken Mare, Ligeia Mare, Punga Mare) только северным летом, продолжительностью до десяти дней. На сегодняшний день ни на одном из озер Титана волн не наблюдалось; однако расчеты показывают, что, поскольку северное полушарие, где находится большая часть озер, вступает в длительное титановое лето, скорость ветра может возрасти до 3 км / ч, уровня, достаточного для возникновения волн.
Вращающийся вихрь над южным полюсом Титана Моделирование глобального ветра, основанное на данных о скорости ветра, полученных Гюйгенсом во время его спуска, позволило предположить, что атмосфера Титана циркулирует в единственной огромной ячейке Хэдли. Тёплый газ поднимается в южном полушарии Титана, где было лето во время спуска Гюйгенса, и опускается в северном полушарии, что приводит к высокогорному потоку газа с юга на север и низковысотному потоку газа с севера на юг. Такая большая ячейка Хэдли возможна только в медленно вращающемся мире, таком как Титан. Ячейка межполюсной ветровой циркуляции, по-видимому, сосредоточена в стратосфере; моделирование предполагает, что он должен меняться каждые двенадцать лет, с трехлетним переходным периодом, в течение года Титана (30 земных лет). Эта ячейка создает глобальную полосу низкого давления - что, по сути, является вариацией зоны межтропической конвергенции Земли (ITCZ). Однако в отличие от Земли, где океаны ограничивают ITCZ тропиками, на Титане зона перемещается от одного полюса к другому, унося с собой метановые дождевые облака. Это означает, что можно сказать, что Титан, несмотря на низкие температуры, имеет тропический климат.
В июне 2012 года Кассини сфотографировал вращающийся полярный вихрь на южном полюсе Титана, который команда визуализации Это связано с «полярным колпаком» - областью густой высокогорной дымки, наблюдаемой над северным полюсом с момента прибытия зонда в 2004 году. Поскольку полушария теперь меняют сезоны с равноденствия 2009 года, южный полюс входит в зиму, а предполагается, что этот вихрь может означать формирование нового южного полярного колпака.
Титан - Северный полюс - облачная система изображена в ложных цветах. 
Титан - Юг полюс - вихревой элемент Облака Титана, вероятно состоящие из метана, этана или другой простой органики, рассыпаны и изменчивы, подчеркивая общую дымку.
В сентябре 2006 года «Кассини» сфотографировал большое облако на высоте 40 км над северным полюсом Титана. Хотя известно, что метан конденсируется в атмосфере Титана, облако, скорее всего, было этаном, поскольку обнаруженный размер частиц составлял всего 1–3 микрометров, и этан также может замерзать на этих высотах. В декабре "Кассини" снова наблюдал облачный покров и обнаружил метан, этан и другие органические вещества. Облако было более 2400 км в диаметре и все еще было видно во время следующего пролета месяц спустя. Одна из гипотез состоит в том, что в настоящее время идет дождь (или, если достаточно прохладно, идет снег) на северном полюсе; нисходящие потоки в высоких северных широтах достаточно сильны, чтобы вытеснять органические частицы на поверхность. Это были самые убедительные доказательства давно предполагаемого «метанологического» цикла (аналогичного земному гидрологическому циклу ) на Титане.
Облака также были обнаружены над южным полярным регионом. Хотя обычно он покрывает 1% диска Титана, наблюдались вспышки, при которых облачный покров быстро расширялся до 8%. Одна из гипотез утверждает, что южные облака образуются, когда повышенный уровень солнечного света во время титановского лета вызывает поднятие атмосферы, приводящее к конвекции. Это объяснение осложняется тем фактом, что образование облаков наблюдалось не только после летнего солнцестояния, но и в середине весны. Повышенная влажность метана на южном полюсе, возможно, способствует быстрому увеличению размера облаков. В южном полушарии Титана было лето до 2010 года, когда орбита Сатурна, управляющая движением Луны, наклонила северное полушарие к Солнцу. При смене сезонов ожидается, что этан начнет конденсироваться над южным полюсом.
Метановые облака Титана (анимация; июль 2014 г.). Исследовательские модели, которые хорошо согласуются с наблюдениями, предполагают, что облака на скоплении Титана в предпочтительном координаты и этот облачный покров зависит от расстояния от поверхности в разных частях спутника. В полярных регионах (выше 60 градусов широты ) широко распространенные и постоянные этановые облака появляются в тропосфере и над ней; на более низких широтах в основном метановые облака встречаются на расстоянии от 15 до 18 км, и они более спорадические и локализованные. В летнем полушарии частые, толстые, но спорадические метановые облака, кажется, группируются около 40 °.
Наземные наблюдения также показывают сезонные колебания облачного покрова. В течение 30 лет орбиты Сатурна облачные системы Титана, кажется, проявляются в течение 25 лет, а затем исчезают в течение четырех-пяти лет, прежде чем снова появиться.
Кассини также обнаружил большую высоту, белый цвет, облака типа перистых в верхних слоях атмосферы Титана, вероятно, образованные из метана.
Хотя на Титане еще не наблюдалось никаких свидетельств грозовой активности, компьютерные модели предполагают, что облака в нижней тропосфере Луны могут накапливаться достаточно заряд для генерации молнии с высоты примерно 20 км. Присутствие молний в атмосфере Титана будет способствовать производству органических материалов. Кассини не обнаружил какого-либо значимого сигнала молнии в атмосфере Титана, хотя молния все еще могла присутствовать, если она была слишком слабой для обнаружения. Недавнее компьютерное моделирование показало, что при определенных обстоятельствах стримерные разряды, ранние стадии грозовых разрядов, могут формироваться на Титане.
