導入
| タイタンの雰囲気 | |
|---|---|
 | |
| 一般情報 | |
| 厚さ | 200kmから880kmの間 |
| 大気圧 | 1.47バール |
| 構成 | |
| 窒素 | 95～98.4% |
| メタン | 1.6～5% |
| エタン | 痕跡 |
| プロパン | 痕跡 |
| 二酸化炭素 | 痕跡 |
| その他の炭化水素 | 痕跡 |
タイタンの大気は、太陽系の他の衛星とは異なり、 200 kmから880 kmの大きさで発達しています(地球では、大気の質量の 99.999% が高度 100 km 以下に存在します)。これは多くの波長で不透明であり、外部からの表面の完全な反射率スペクトルを取得するのを妨げます。
探査機ボイジャーの観測によると、衛星の表面の圧力は地球の圧力の1.5倍を上回っていた。大気中には不透明な霧の層があり、太陽光の大部分が遮られています。ホイヘンス探査機は降下中に方向を検出できず、地表の画像を撮影することはできたものの、探査チームはその過程を「夕暮れ時のアスファルトの駐車場の写真を撮っていた」と説明した。
大気の平均温度は 94 K (-179 °C) です。対流圏界面(高度40 km) のレベルでは最低 72 K (-201 °C) に達します。
起源
太陽エネルギーは、わずか 5,000 万年で大気中のすべてのメタンを炭化水素に変換するはずですが、これは太陽系の年齢 (4,600 万年) と比較すると非常に短い時間です。実際、メタン分子は太陽放射を受けると、大気の上部まで徐々に上昇する傾向があります。これには、分子をより複雑な、したがってより重い分子に変換し、後退して表面に沈殿する効果があります。タイタンの表面の温度と圧力条件を考慮すると、物理的または化学反応によってこれらの有機化合物がメタンに再変換されることはありません。したがって、別の発生源が存在しない場合、タイタンは不可逆的に破壊され、現在のタイタンの大気中のメタンの量はほぼゼロになるはずです。
したがって、大気を補充するためのメタン貯留層がタイタン上またはタイタン内に存在する必要があります。実際、大気中のメタンの量は一酸化炭素の1,000倍以上であり、これは彗星の衝突による重大な寄与を除外しているようです（彗星はメタンよりも多くの一酸化炭素で構成されています）。この観察は、液体メタンの埋蔵量がタイタンの表面または表面下に存在するかどうかに基づいて、1970 年代に登場した仮説の起源となっています。
また、タイタンの大気の起源が土星系の形成に遡る可能性は低いように思われます。もしそうなら、この大気には、水素やネオンなど、太陽星雲と同じくらい豊富な特定の元素が含まれているはずです。メタンが生物起源であることも排除されません。
構造
大気の高密度は主に低温によるものですが、速度を加速して宇宙に逃がすのに十分ではない分子間の衝突も原因です。さらに、惑星内で発生する熱により、物質が極氷火山を通って大気中に放出され、大気の厚さが厚くなる可能性があります。
対流圏
対流圏の温度は、対流圏界面（高度約 40 km）で 94 K から 72 K の範囲にあります。
成層圏
極間の循環の大部分は成層圏で行われていると考えられます。シミュレーションによると、12 年ごとに、タイタンの年(つまり地球の 30 年) の間に、3 年間の移行期間を経て自転が変化することが示唆されています。
極地の冬の間、成層圏に巨大な雲が形成され、この雲にはエタンやその他の有機分子やエアロゾルが含まれます (雲と霞を参照)。
電離層
タイタンの電離層は地球よりも複雑です。主要部分は高度1,200 kmにありますが、追加の荷電粒子層が高度63 kmに存在します。したがって、タイタンの大気は、何らかの方法で、異なる電波を持つ 2 つの共鳴室に分離されます。タイタンは、激しい嵐の活動がないようであるため、起源が不明な非常に低い周波数の波を放射しています。