Титан спутник

1. Титан и Меркурий

Титан спутник

Рис. 1. Ландшафт Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс». Округлые формы камней и льда указывают на воздействие жидкости и атмосферы [1].

Титан крупное небесное тело, неоднократно упоминается в сравнениях с планетой Меркурий.

На время чтения данной статьи понизим статус планеты Меркурия до спутника Солнца. Такое действие проведем с целью сравнения планеты Меркурия со спутником Сатурна Титаном. По величине Титан соизмерим с Меркурием и даже превосходит его, диаметр Титана 5152 км, а Меркурия 4880 км. Но по плотности вещества, как указывают справочные данные, Титан провально уступает Меркурию, почти в 3 раза. Сравните, средняя плотность вещества  Меркурия составляет – 5,5 г/см³, а Титана – 1,88 г/см³,  соответственно, Титан уступает и по массе 2.5 раза. На мой взгляд, это просто какое-то безобразие. Титан не газовый спутник, на месте посадки космического зонда «Гюйгенс», видна твердая равнинная поверхность с набросом камней различной формы (рис.1). Тогда почему, имея больший объем и находясь при очень низких температурах, плотность титанового вещества в 3 раза меньше меркурианского? И вот еще что интересно, Титан обладая низкой плотностью, при этом имеет самую высокую плотность вещества среди всех спутников Сатурна. На долю Титана приходится более 95% массы всех спутников Сатурна» [2].

Плотность Титана несколько больше воды, но посмотрите на снимки других спутников Сатурна: Япет, Мимас, Феба, Пандора, снятые зондом «Cassini».

Спутники Сатурна

Рис. 2. Япет, шарообразный Мимас, Феба, Пандора, каменистые спутники Сатурна [3].

 На снимках небесные тела с сильно кратерированной каменистой поверхностью идентичной Луне и Меркурию. Где там вода или лед? Тогда почему такая низкая плотность? Уникальный спутник Мимас при достаточно скромных размерах (400 км в диаметре) имеет шарообразную форму, что говорит о его приличной гравитации. Зато его плотность чуть выше воды (1, 149±0,007 г/см3), возможно ли такое? На сайте NASA этому есть объяснение: "Низкая плотность Мимаса (1,15 г/см³) показывает, что он состоит в основном из водяного льда с небольшими вкраплениями камней" [4]. Такое объяснение подобно известному выражению: «не верь глазам своим». На фотографии Мимаса наблюдаем огромный ударный кратер Гершель, его диаметр около140 км (треть диаметра спутника), высота стен 5 км, а наибольшая глубина – 10 км. Если бы, как указывает вышеупомянутый источник, Мимас состоял из водяного льда, то при ударе астероида выделившаяся огромная энергия просто превратила бы его в сплошной океан жидкой воды, а после охлаждения в гладкий ледяной шар, для катания на коньках. А что мы видим на фото? Очень похожий ландшафт на нашу Луну, или на тот же Меркурий.

Mimas_Cassini

Рис. 3. Мимас и его ударный кратер Гершель.

Стоит коснуться еще одного спутника Гипериона, у которого плотность, как указывает источник [5], «настолько мала, что он, вероятно, состоит на 60 % из обычного водяного льда с небольшой примесью камней и металлов, а основную часть его внутреннего объёма (до 40 процентов или даже больше) составляют пустоты».

Вот так работает закон всемирного тяготения в космическом холоде, он давно замерз и выдает такую низкую плотность каменных глыб, что ученым для его спасения приходится прибегать к пустотам.

Но вернемся к Титану и его плотности.

2. Плотность Титана

Титан

Рис. 4. Предполагаемая структура Титана на фоне Сатурна. Огромное силикатное ядро обрамлено двумя ледовыми панцирями, между которыми находится слой раствора аммиачной воды [6].

Указанный под рисунком источник сообщает следующее: «Многочисленные гравитационные измерения Кассини на Титане показали, что эта луна скрывает внутреннюю, жидкую воду и аммиачный океан под своей поверхностью. Гюйгенс также измерял радиосигналы во время его спуска, что настоятельно предполагало присутствие океана на расстоянии 35-50 миль (55-80 км) ниже поверхности Луны» [6]. Хочу сразу отметить, что диаметр Титана равен 5152 км, т.е. его силикатное (металлическое) ядро составляет около 97%.

Даже, если под ледяной корой находится жидкий океан воды, то он привносит в общую массу спутника менее 3-х процентов. Поэтому плотность Титана, должна быть намного больше, чем заявлено в справочниках.

Ученые утверждают, что Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину – из скальных пород. По составу Титан схож с некоторыми другими крупными спутниками газовых планет: Ганимедом, Европой, Каллисто, Тритоном, но сильно отличается от них составом и структурой своей атмосферы.

Глядя на снимки спутников, я никак не могу согласиться, что в условиях предельно низких температур плотность, грубо говоря «камней» чуть больше плотности льда.

Наука снова наступила на те же грабли, закон всемирного тяготения дает не корректные расчеты. Как уже было неоднократно указано в предыдущих статьях, что гравитационная постоянная зависит от энергии небесного тела, без учета данного фактора, получаем соответствующие данные.

Титан постоянно сравнивают с планетой Меркурий, который находится на удалении 57,9 млн. км от Солнца, а Сатурн – на удалении 1.433 млрд. км, т.е. его спутник Титан находится в 24 раза дальше от Светила. Безусловно, какую-то энергию Титан получает от Сатурна, иначе он бы не вращался вокруг него, но это, примерно, на два порядка меньше, чем подпитка Меркурия от Солнца. Поэтому, сравнительные цифры этих небесных тел явно не корректные. Проверим это расчетами.

3. Титан расчеты

Параметры (справочник):

R=1,22187·109 м – большая полуось,

m=1,3452·1023 кг – масса,

ρ=1879,8 кг/м3 – плотность,

V=7,156587·1019 м3– объем,

r=2,576·106 м – радиус,

v=5,567·103 м/с – орбитальная скорость,

T=1,377648·106 с – период обращения,

Θ=93,7 К – температура.

Посчитаем энергетический коэффициент на Титане и сравним его с гравитационной постоянной.

 

Титан спутник                                                                                                                               (1)

 

G/GT=6,67/2,13323=3,126689

 

Как видим данный коэффициент меньше гравитационной постоянной в 3,126 раза. Отсюда масса Титана должна быть

 

МТ=3,126·1,3452·1023кг=4.2 1023кг                                                                                            (2)

 

Соответственно, плотность Титана

ρ=M/V=4,2·1023 кг/7,156587·1019 м3=5868 кг/м3                                                                     (3)

 

После данного расчета плотность Титана точно превышает плотность всех спутников Сатурна, а возможно и спутников других планет. Расчетная плотность уравнивает шансы Титана и Меркурия. Не нужно обижать большие спутники, которые по размерам превосходят малые планеты.

Найдем ускорение свободного падения на поверхности Титана.

Титан спутник                                                                                                                                  (4)

Подставим новые значения GE, массы Титана в формулу закона всемирного тяготения и определим силу тяготения между Сатурном и Титаном

Энергетический коэффициент GST (для Сатурна и Титана) будет равен:

   Титан спутник                                                                                                                                           (5)

Титан спутник                                                                                                                                              (6)

Для сравнения, сведем полученные физические параметры и справочные параметры Титана в таблицу.

 

 

 

Титан

Масса
(кг)
Энергетический коэффициент GE Ускорение своб. падения, g (м/с2) Плотность
ρ (кг/м3)
Параметры
Новые
4,2·1023 2,13323·10-11 1,35 5868
Параметры
справочные
1,3452·1023 G (Нм2/кг2)
6,67·10-11
1,352 1879,8

 

Надеюсь, что давление атмосферы «Гюйгенс» померил правильно, тогда почему на Титане ускорение свободного падения имеет столь низкое значение? Причины две: 1) в условиях низких температур скорость броуновского движения молекул газа снижается и за счет этого атмосфера сильно уплотняется; 2) расчет не учитывает величину инфракрасного излучения, которое вырывается из под коры спутника. Дело в том, что атмосфера на Титане способствует антипарниковому эффекту, отчего его поверхность охлаждается сильнее, чем атмосфера.

Титан потому и титан, это крупное небесное тело, способное поддерживать высокую температуру внутреннего ядра, что делает его геологически активным. Высокая температура создает интенсивное инфракрасное излучение в виде крафонов, гравитационно удерживающих массивную атмосферу. Сравните с Землей, на полюсах самые низкие температуры, а сила тяжести больше чем на экваторе.

Цитата: «Температуры в этой области обычно выше, чем предсказываемые инженерной моделью, с минимальным значением 152 К на высоте около 490 км (2 раза по 10-3 гПа, что может означать мезопаузу), а затем увеличиваться до стратопаузы (около 186 К при 250 км, 0,3 гПа). В области между нижней частью мезосферы и верхней частью стратосферы температура на 5-10 К выше, чем предсказано моделью» [7].

4. Атмосфера и гравитация Титана

Титан имеет плотную атмосферу, состоящую преимущественно из азота, примерно 95% и небольшого количества метана [8]. Титан – это единственный спутник в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой, которая оказывает на 50% большее давление на поверхность, чем земная атмосфера. На поверхности Титана есть настоящие реки, озера и моря из жидкого метана. Это единственное место в Солнечной системе, которое имеет подобный земной круговорот жидкостей, льющихся из облаков, стекающих по его поверхности, заполняющих озера и моря и испаряющихся обратно в небо.

Следует остановиться на гравитации Титана, т.к. есть альтернативные гипотезы о гравитации на спутниках солнечной системы. Например, Гришаев пишет: «КАССИНИ оснащён оборудованием для определения, на основе закона всемирного тяготения, массы космического тела при близком пролёте от него. Но, судя по публикуемым данным, спутники Сатурна не вносят гравитационных возмущений в полёт КАССИНИ, причём, это справедливо и для самого крупного спутника Сатурна – Титана» [9].

Несмотря на плотную атмосферу, автор статьи пытается ниспровергнуть гравитацию Титана тем, что якобы его атмосфера не удерживается им, а свободно стекает в космическое пространство. Я думаю, это не аргумент, т.к. спутник не может постоянно и бесконечно генерировать атмосферу и отпускать ее в Космос, тем более в таком количестве. На Титане просто нет такого бесконечного источника. Кроме того, «Гюйгенс» опускался на поверхность с помощью парашюта, иначе бы он просто разбился.

Отсутствие гравитации Гришаев аргументирует следующим образом: «С помощью КАССИНИ доказано, что собственного тяготения нет и у Титана. Он ведь тоже не вызывает пролётных допплеровских «провалов», а, значит, не вносит гравитационных возмущений в движение пролетающего рядом зонда. Каков курьёз: при близких пролётах от Титана, притормаживание КАССИНИ об его атмосферу регистрируется, а гравитационные возмущения полёта – нет! И нас пытаются убедить в том, что отсутствие этих гравитационных возмущений меркнет перед фактом наличия у Титана атмосферы» [9].

Сейчас я выступлю в качестве «правозащитника» Титана и NASA. Действительно, пролетные «нырки» не обнаруживаются, но это не значит, что гравитационного притяжения нет, тогда как бы спутники удерживали атмосферу (на Энцеладе «Кассини» также обнаружил атмосферу), да и как бы они вращались вокруг планеты. Здесь следует отметить следующий момент. Пролетная технология измерения гравитационного воздействия на космические зонды проверена на нескольких космических аппаратах. Например, пролет Вояджеров около Юпитера, Messenger и Mariner-10 около Меркурия.

В случае с Титаном и другими спутниками пролетная технология не работает по причине огромной удаленности объекта (9,5 а.е.). Меркурий (0,39 а.е.) находится на близком расстоянии, а Юпитер, хотя и далеко (5 а.е.), но Титан не сравнить с Юпитером и Сатурном. Но основная причина не срабатывания пролетной технологии связана с низкой температурой поверхности Титана и низкой температурой самой станции, поэтому закон всемирного тяготения работает не корректно. Небольшое изменение частоты на таком удалении находится в пределах ошибки измерений, поэтому и специалисты NASA об этом умалчивают.

Гравитация на Титане и других, даже малых спутниках – есть и будет! Иначе, без гравитации астрономы их бы не наблюдали. Косвенным подтверждением является шарообразность больших спутников и даже маленького спутника Мимас, о котором вскользь упоминалось выше. Энергию для гравитационного взаимодействия поставляет Солнце, а планеты и их спутники тратят ее на гравитацию в виде охлаждения.

Титан, так же как и Луна синхронизирован своим вращением вокруг своей планеты, т.е. всегда повернут к Сатурну одной и той же стороной.

5. Жизнь на Титане

На Титане предполагают присутствие больших запасов углеводородов, плюс атмосфера, отдаленно похожая на земную, что заставляет современных фантастов говорить о его колонизации. Я в данном случае полный скептик, поэтому эту тему в дальнейшем не развиваю. Человек «где родился, там и пригодился», не нужно превращать планету Земля в свалку отходов своей жизнедеятельности и не потребуется куда-то переселяться. В условиях космического холода никакие углеводороды не спасут, несмотря на то, что их огромное количество, поджечь их невозможно – окислителя нет!

Для будущих колонистов придумали новый термин – «терраформирование», означающий изменение климатических условий спутника в состояние пригодное для обитания [10].

Некоторые ученые предполагают, что Титан может стать значительно теплее в будущем, естественно в отдаленном, предполагая, что через шесть миллиардов лет, «когда Солнце станет красным гигантом, температура на поверхности Титана может увеличиться до 200 К (-70° С) [11]. Хочу разочаровать уважаемых оптимистов, даже если доживете до того момента, когда Солнце превратится в красного гиганта, оно не приблизится к Сатурну и Титану, т.к. увеличиваясь в размере и остывая, будет пропорционально уменьшаться и сила гравитации. В результате, ни Титан вместе с Сатурном, ни другие планеты никакого повышения температуры не получат и ни одну планету Солнце не поглотит.

6. Станция «Кассини-Гюйгенс»

Cassini

Рис. 5. Космическая станция Cassini [12].

Космическая станция с посадочным зондом была запущена 15 октября 1997 года для изучения колец и спутников Сатурна. В создании аппарата участвовало 27 стран. Это была очень большая станция: стартовая масса комплекса составила 5712 килограммов, и, пожалуй, самый дорогой. Общая стоимость миссии – 3,26 миллиарда долларов США, из которых 2,6 миллиарда потратило NASA, 500 миллионов – Европейское космическое агентство и 160 миллионов потратила Италия [12].

В 2004 году станция стала первым искусственным спутником Сатурна. 14 января 2005 года со станции был сброшен зонд «Гюйгенс», который впервые сел на поверхность Титана и передал с него снимки. Станция «Кассини» закончила свою работу по команде с Земли и сгорела при погружении в атмосферу 15 сентября 2017 года. Результаты исследований продолжают обрабатываться.

Исследование самого большого спутника Сатурна Титана открыло для нас сложный мир озер из жидкого метана и дюн из углеводородов.

До отправки «Кассини» к Сатурну ученым было известно о существовании лишь 18 спутников, вращающихся вокруг кольцевого гиганта. Пока космический аппарат в течение семи лет двигался к этой планете, исследователи открыли еще 13 спутников. Сегодня, благодаря «Кассини», мир узнал, что у Сатурна 53 спутника!

За время своей миссии «Кассини» совершил 22 раза проход между Сатурном и его кольцами – подвиг, который никогда не совершал ни один космический корабль.

"The Cassini operations team did an absolutely stellar job guiding the spacecraft to its noble end," (Операционная команда Cassini сделала абсолютно звездную работу), – сказал Эрл Куайз, менеджер проекта Cassini в JPL [13].

Последний полет Кассини на скорости метеора (113 тыс. км/час) завершился в атмосфере Сатурна.

Следует отдать должное специалистам Европы и NASA в осуществлении столь грандиозного проекта, после которого мир получил огромное количество информации и знаний.

Источники

  1. Titan (Cassini/Huygens) / URL: http://planetaria.ca/titan-cassini/
  2. Титан спутник, Википедия / URL: https://goo.gl/3vGhhp
  3. Малые и большие тела Солнечной системы, Солнечная система, Galspace / URL: http://galspace.spb.ru/indexfoto.html
  4. Planets, Mimas, NASA / URL: https://solarsystem.nasa.gov/planets/mimas
  5. Гиперион спутник, Википедия / URL: https://goo.gl/YDVVSA
  6. Cassini, Solar System Exploration, NASA Science / URL: https://solarsystem.nasa.gov/missions/cassini/science/titan/
  7. Huygens Articles (Гюйгенс Статьи) In situ measurements of the physical characteristics of Titan's environment (Измерение физических характеристик среды Титана на месте), Nature 438, 785-791 (8 декабря 2005 г.) / URL: http://www.nature.com/nature/journal/v438/n7069/full/nature04314.html
  8. Titan, Solar System Exploration, NASA Science / URL: https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/in-depth/
  9. Гришаев А.А., Свидетельства об отсутствии собственного тяготения у спутников Сатурна / URL: http://newfiz.info/cassini.htm
  10. Терраформирование, Википедия / URL: https://goo.gl/VPzGVP
  11. Жизнь на Титане, Википедия / URL: https://goo.gl/iHjM8g
  12. Великий финал великой миссии: что сделал Cassini за 20 лет, Индикатор / URL: https://indicator.ru/article/2017/09/15/cassini-huygens-itogi-missii/
  13. Хижняк Н., Последние часы зонда «Кассини», Hi-News.ru / URL: https://hi-news.ru/research-development/poslednie-chasy-zonda-kassini.html
  14. NASA’s Cassini Spacecraft Ends Its Historic Exploration of Saturn, NASA, September 15, 2017 / URL: https://saturn.jpl.nasa.gov/news/3121/nasas-cassini-spacecraft-ends-its-historic-exploration-of-saturn/

 

Назад  Вперед

2 комментария

  1. В очень далёком будущем условия на Титане могут значительно измениться. Через 6 млрд лет Солнце значительно увеличится в размерах и станет красным гигантом , температура на поверхности спутника увеличится до ?70 °C, достаточно высокой для существования жидкого океана из смеси воды и аммиака . Подобные условия просуществуют несколько сотен миллионов лет, этого вполне достаточно для развития относительно сложных форм жизни

  2. Gennady Ershov:

    «В очень далёком будущем условия на Титане могут значительно измениться. Через 6 млрд лет Солнце значительно увеличится в размерах и станет красным гигантом , температура на поверхности спутника увеличится до -70 °C»
    —————————-
    Читайте внимательно статью, заголовок: «Жиизнь на Титане».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.


Ваш комментарий на модерации.