Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,10147.0.html
Дата изменения: Sun Apr 10 03:55:14 2016
Дата индексирования: Sun Apr 10 03:55:14 2016
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: закон вина
Что творится на Титане? - Астрономия для всех

A A A A Автор Тема: Что творится на Титане?  (Прочитано 4124 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Полушин АлексейАвтор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 44
  • Рейтинг: +15/-0
Что творится на Титане?
« : 02.09.2005 [15:58:53] »
 Об этом спутнике Сатурна все еще известно слишком мало. Однако, информация, полученная с "Гюйгенса", позволяет выдвинуть несколько гипотез о процессах, протекающих на Титане.
I. Метановые источники. Как показал химический анализ атмосферы Титана, там в значительных количествах присутствует метан (из него же состоят облака этой планеты). Но метан - далеко не самое устойчивое из химических соединений. Под воздействием космических лучей, УФ-излучения, солнечной радиации, он разрушается, причем довольно быстро. Согласно расчетам, опубликованным в журнале "Наука и жизнь", для полного разрушения всех титановских (или титанических? :)) запасов метана потребуется около 10 млн. лет. Следовательно, запасы этого вещества постоянно пополняются из некоего внутреннего источника (или, по крайней мере, не так давно пополнялись).
 Логично предположить, что метан выделяется откуда-то из недр планеты (нечто вроде метановых вулканов). Возможно, что активные метановые источники существуют на поверхности Титана и по сей день. Но как их обнаружить? Прежде всего, посмотрим, что будет происходить с метаном при достаточно мощных его выбросах.
 Начнем, пожалуй, с определения плотности атмосферы Титана (которая состоит на 85% из азота). В данном случае удобно отталкиваться от уравнения Менделеева-Клапейрона:
pV=(m/M)*RT, где
p - давление газа (на Титане оно составляет около 162120Па),
V - объем газа
m - масса газа
M - молярная масса газа (для азота равна 28x10-3 кг/моль,
                                               для метана 16x10-3 кг/моль),
R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(К*моль)),
T - температура газа (в поверхностном слое = 94K)
 Думаю, это уравнение знакомо всем (из школьного курса химии). Разделим обе части данного выражения на V. Получим:
p=(m/V)*(RT/M).
 А т.к. плотность газа ro=m/V, то можно записать: p=ro*(RT/M). Отсюда получим формулу для расчета плотности газа при заданном давлении и температуре:
ro=pM/RT.
 Кончно же, это выражение, строго говоря, справедливо только для идеальных газов (как и большинство термодинамических расчетов). И хотя азот и метан по свойствам довольно близки к идеальным газам, неплохо бы сначала проверить, насколько адекватно данное уравнение. Итак, из справочника узнаем, что плотность азота при 1 атм (101325Па) и 00С (273,15К) равна 1,2506 г/л. А расчет показывает:
ro=(101325Па*28x10-3)/(8,314*273,15)=1,2493.
 Как видите, погрешность составляет всего 0,1%. Следовательно, данное уравнение можно использовать смело. Получаем:
roазота=(162120*28x10-3)/(8,314*94)=5,808 г/л
roметана=(162120*16*10-3)/(8,314*94)=3,319 г/л
 Результаты довольно необычные. Вначале я даже подумал, что где-то в расчетах ошибка. Ведь получается, что плотность метана в 1,75 раза меньше плотности азота! Выходит, что метан в условиях Титана ощутимо легче азота. И воздушный шарик, заполненный метаном, на Титане будет взлетать вверх (как на Земле взлетают шары с гелием). Соответственно, если из какого-нибудь источника произойдет значительный выброс метана, то метановые пузыри (и тем более метановая струя) "всплывут" в верхние слои атмосферы Титана. Причем т.к. с высотой температура атмосферы быстро падает, поднявшийся ввысь метан начнет конденсироваться, образуя облако. "Свежие" метановые облака, где еще не накопились окрашенные продукты распада, белого цвета. Это выгодно отличает их от обычной оранжевой облачности Титана.
 Вывод: если над какой-то областью Титана время от времени появляются белые (или хотя бы более светлые) облака, то под ними скорее всего находится метановый источник. Эх, где бы побольше снимков этой планеты достать? Да еще чтоб поподробнее были?  ;D

II. А где же грозы? Жидкий метан, как известно, очень легко электризуется. Для образования значительных статических зарядов достаточно даже слабого трения. А т.к. облака на Титане метановые, то ученые были убеждены, что в атмосфере этой планеты бушуют мощные грозы. Поэтому на "Гюйгенсе" установили грозоотметчики. Эти приборы должны были фиксировать радиоизлучение от грозовых разрядов. Таким способом планировалось выявить основные районы грозовой активности планеты (аналогичные эксперименты проводились на Венере и дали очень хорошие результаты). Итог получился неожиданным и обескураживающим: на Титане грозы полностью (или почти полностью) отсутствуют! Это тем более странно, что атмосферный ветер там есть, и не слабый. В чем тут дело? Во-первых, можно предположить, что над поверхностью Титана не образуется достаточно мощных восходящих потоков (они необходимы для формирования грозовых облаков). Во-вторых, столь низкая грозовая активность может объясняться какими-то особыми свойствами облачных аэрозолей. Характер распределения облачных масс в атмосфере Титана известен (благодаря "Гюйгенсу"). Однако для расчетов устойчивости облачных масс и оценки интенсивности протекающих там процессов, необходимо знать средний диаметр капелек жидкого метана, из которых эти облака состоят.
 Самое интересное, что этот диаметр может быть измерен при наблюдении покрытия звезд Титаном. Когда звездный свет проходит через верхние слои титанической атмосферы, он рассеивается азотом и капельками метана. Соответственно, вокруг звезды образуется светлое кольцо (такие же кольца можно наблюдать и на Земле, когда свет звезд или Луны проникает через тонкие перистые облака). Измерив угловой диаметр таких колец, можно легко вычислить размеры рассеивающих свет частиц. Тогда у меня вот какой вопрос: нет ли таких снимков Титана, чтобы через его атмосферу просвечивала какая-нибудь звезда или планета (на крайний случай, сам Сатурн)?

III. Аргоновые облака. Наряду с азотом и метаном, в атмосферу Титана входит также значительное количество аргона. А этот газ конденсируется уже при 87К. Учитывая, что в месте посадки "Гюйгенса" температура оказалась 94К, можно предположить, что в облака Титана входит также значительное количество жидкого аргона (может, этим и объясняется их низкая электризуемость? Способен ли жидкий аргон выполнять роль антистатика? Надо будет узнать...). Действительно, при падении температуры всего на 7К (а это очень немного!) может пойти массовая конденсация аргона. Кстати, аргоновые облака тоже должны быть белыми. А на снимках Титана какая-то подозрительно светлая облачность крутится у полярной шапки. Вполне возможно, что это вымерзает аргон и над полюсом висят аргоновые облака. Если эта гипотеза верна, то светлую облачность можно будет наблюдать вблизи утреннего терминатора. Возможны также сезонные изменения яркости титановых облаков (кстати, сделать фотометрию Титана при разных положениях Сатурна на орбите вполне по силам ЛА).

Итак, основной вопрос: где можно найти возможно более полную коллекцию снимков Титана?
Дополнительный вопрос: может, у вас тоже есть какие-либо гипотезы о процессах, протекающих на Титане?

Оффлайн AAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 3 003
  • Рейтинг: +34/-10
Re: Что творится на Титане?
« Ответ #1 : 02.09.2005 [16:33:54] »
Цитировать
Итак, основной вопрос: где можно найти возможно более полную коллекцию снимков Титана?
http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/images.cfm?subCategoryID=10

Оффлайн Sergiusz

  • *****
  • Сообщений: 5 155
  • Рейтинг: +17/-0
  • Як тебе не любити, Ки?ве м?й!
    • Skype - sergiusz.kiev
Re: Что творится на Титане?
« Ответ #2 : 02.09.2005 [16:36:07] »
А также