Крупнейший спутник Сатурна Титан

Основные сведения

Слои в верхней части атмосферы Титана (снимок «Кассини»)

Атмосфера Титана составляет около 400 километров в толщину и содержит несколько слоёв углеводородного «смога», из-за чего Титан является единственным спутником в Солнечной системе, поверхность которого невозможно наблюдать в оптическом диапазоне. Также смог является причиной уникального для Солнечной системы антипарникового эффекта, который приводит к снижению температуры поверхности спутника на 9°C. Вместе с тем, благодаря массивной атмосфере со значительным количеством углеводородов, Титан обладает значительным парниковым эффектом, который среди планет Солнечной системы с твердой поверхностью наблюдается только у Венеры — влияние парникового эффекта приводит к увеличению температуры поверхности на 20°C, а суточные и сезонные изменения температуры не превосходят 2°C. Выравнивание погодных условий в разных областях спутника происходит в основном за счет атмосферного теплового переноса, приповерхностная температура составляет около -179°C (94 К).

Так как силы тяжести на Титане составляет примерно одну седьмую часть от земного, то для создания давления 1,5 атм масса атм. Т должна быть на порядок больше земной. По причине низкой температуры около поверхности спутника, плотность атм. Т в четыре раза превосходит земную.

Колонизация спутника Титан

Среди всех спутников Титан кажется наиболее выгодной целью для создания колонии.

Художественная концепция возможного флота, разработанного НАСА

Титан обладает огромным количеством элементов, которые нужны для поддержания жизни: метан, азот, вода и аммиак. Их можно трансформировать в кислород и даже создать атмосферу. Давление в 1.5 раз превышает земное, а плотная атмосфера намного лучше защищает от космических лучей. Конечно, она наполнена воспламеняющимися веществами, но для взрыва необходимо огромное количество кислорода.

Но есть и проблема. Гравитация уступает показателям земной Луны, а значит человеческому организму придется сражаться против мышечного атрофирования и разрушения костей.

Нелегко справиться и с морозом в -179°С. Но спутник представляет собою лакомый кусочек для исследователей. Велика вероятность натолкнуться на жизненные формы, способные выживать в экстремальных условиях. Возможно, мы придем и к колонизации, потому что спутник станет отправной точкой к изучению более удаленных объектов и даже выхода из системы. Ниже представлена карта Титана и качественные фото в высоком разрешении из космоса.

Месторождения космического материала

Самыми распространёнными являются залежи ильменита, они составляют порядка 800 млн тонн. Запасы рутиловых руд значительно меньше, но при сохранении роста добычи все они могут обеспечить человечество ещё на 100 лет. По запасам титана Россия уступает только Китаю и насчитывает 20 разведанных месторождений. Большинство из них — комплексные, где добывают также железо, фосфор, ванадий и цирконий. Сегодня крупнейшим мировым производителем титана считается российская металлургическая компания «ВСМПО-АВИСМА».

Обширные залежи располагаются на территории ЮАР, Украины, Канады, США, Бразилии, Австралии, Швеции, Норвегии, Египта, Казахстана, Индии и Южной Кореи. Они различаются содержанием металла в рудах и объёмами добычи, геологические изыскания не прекращаются. Даже на Луне были обнаружены запасы титаносодержащих руд, некоторые из них в десятки раз богаче крупных месторождений Земли. Это позволяет надеяться на снижение рыночных цен металла и расширение сферы использования.

Исследование спутника Титан

Кольца Сатурна часто перекрывает луну, поэтому без специальных инструментов Титан сложно отыскать. Но дальше следует преграда из плотного атмосферного слоя, мешающего рассмотреть поверхность.

Впервые к Титану приблизился Пионер-11 в 1979 году, предъявивший снимки. Он отметил, что луна слишком холодная для поддержания жизненных форм. Далее последовали Вояджеры 1 (1980) и 2 (1981), предоставившие сведения о плотности, составе, температурных показателях и массе.

Титан, запечатленный Вояджером-2 в 1981 году

Главный информационный массив достался от исследования миссии Кассини-Гюйгенс, прибывшей к системе в 2004 году. Зонд отснял детали поверхности и цветовые пятна, которые ранее были недоступными для человеческого зрения. Он же заметил моря и озера.

В 2005 году на поверхность спустился зонд Гюйзенс, запечатлевший поверхностные формирования вблизи.

Художественная интерпретация спуска зонда Гюйгенс

Также он раздобыл изображения темной равнины, что намекало на эрозию. Поверхность оказалась намного темнее, чем ожидали ученые.

В последние годы все чаще поднимают вопросы о возвращении к Титану. В 2009 году пытались продвинуть проект TSSM, но его обошел EJSM (НАСА/ЕКА), чьи зонды отправятся к Ганимеду и Европе.

Планировали также заняться TiME, но в НАСА решили, что целесообразней и дешевле запустить к Марсу InSight в 2016 году.

В 2010 году рассматривали возможность запуска JET – астробиологический орбитальный аппарат. А в 2015 году пришли в разработке подводной лодки, которая сможет погрузиться в море Кракена. Но пока это все на стадии обсуждения.

Возможность обитания под поверхностью

Моделирование привело к предположению, что на Титане существует достаточно органических веществ для начала химической эволюции подобной той, которая, как предполагается, произошла на Земле. Хотя аналогия предполагает наличие жидкой воды на более длительные сроки, чем наблюдаемые в настоящее время, все же несколько теорий предполагают, что жидкая вода из последствий может быть сохранена в мёрзлом слое изоляции. Теплообмен между внутренними и верхними слоями будет иметь решающее значение для сохранения какой-либо группы жизни. Обнаружение микробной жизни на Титане во многом будет зависеть от этих биогенных факторов.

Кроме того, было отмечено, что жидкие океаны аммиака или даже воды могут существовать глубоко ниже поверхности. Мощное приливное действие Сатурна может привести к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды.
Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта сместились примерно на 30 км. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой.

Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10 %), который действует на воду как антифриз, понижая температуру её замерзания. В сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, это может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана.

Согласно данным, обнародованным в конце июня 2012 года и собранным ранее КА «Кассини», под поверхностью Титана (на глубине около 100 км) действительно должен находиться океан, состоящий из воды с возможным небольшим количеством солей. В результатах нового исследования, опубликованных в 2014 году и основанных на гравитационной карте спутника, построенной на основании данных, собранных «Кассини», учёные высказали предположение, что жидкость в океане спутника Сатурна отличается повышенной плотностью и экстремальной соленостью. Скорее всего, она представляет собой рассол в состав которого входят соли, содержащие натрий, калий и серу. Кроме того, в разных районах спутника глубина океана варьируется — в одних местах вода промерзает, изнутри наращивая ледяную корку, покрывающую океан, и слой жидкости в этих местах практически не сообщается с поверхностью Титана. Сильная солёность подповерхностного океана делает практически невозможным существование в нём жизни.

Температура поверхности

Из-за удалённости Титана от Солнца он намного холоднее, чем Земля. Температура его поверхности составляет около 94 К (−179 °C). При таких температурах водяной лёд не тает, не испаряется и не сублимирует, а всегда остаётся твёрдым.

Из-за сильного холода, а также из-за нехватки углекислого газа в атмосфере, учёные считают, что условия на Титане хуже для обитания жизни, чем на Земле до возникновения жизни. Вместе с тем, они не исключают жизнь в среде жидкого метана и этана и говорят о том, что открытие таких форм жизни (даже если и очень примитивных) говорило бы о распространённости жизни во Вселенной.

Температура в прошлом

В 1970-х годах астрономы обнаружили неожиданно высокие уровни инфракрасных выбросов от Титана. Одним из возможных объяснений этого было то, что поверхность Титана была теплее, чем ожидалось, из-за парникового эффекта. Некоторые оценки температуры поверхности даже приближаются к температуре в прохладных регионах Земли. Существовало, однако, ещё одно возможное объяснение для инфракрасного излучения: на поверхности было очень холодно, но верхняя атмосфера нагревалась за счёт поглощения ультрафиолетового света молекулами этана, этилена и ацетилена.

Температура в будущем

Титан может стать значительно теплее в будущем. Через шесть миллиардов лет, когда Солнце станет красным гигантом, температура на поверхности Титана может увеличиться до 200 К (-70° С)[источник не указан 2768 дней], что достаточно для существования стабильного океана из водно-аммиачной смеси на его поверхности. Эти условия могут создать приятную среду для экзотических форм жизни и будут сохраняться в течение нескольких сотен миллионов лет. Этого времени достаточно для зарождения относительно простой жизни.

править Моря и озёра Титана

Титан является единственным известным за пределами Земли объектом Солнечной системы, на поверхности которого присутствует жидкость (реки, озёра, моря). Эта жидкость представляет собой смесь жидких углеводородов, главным образом, жидкого этана (6÷79%), жидкого метана (5÷10%), жидкого пропана (7÷8%), жидкого бутилена (1%), а также жидкого аргона, азота, угарного газа и водород (менее 1%). В этой жидкости растворены твёрдые вещества (в молярных долях: циановодород — 2÷3% , бутан — 1%, ацетилен — 1%, бензол, метилцианид и углекислый газ — менее 1%).

Озёра и моря Титана (углеводоёмы) подразделяются на моря (море Кракена, море Лигеи, море Пунги), озёра, лакуны, заливы, реки, каналы и проливы. В этих резервуарах углеводородах наблюдаются острова и волны.

Дно этих углеводоёмов покрыто слоем органических веществ, нерастворимых углеводородов, таких как бензол и нитрилы.

Крупнейшим углеводоёмом Титана является море Кракена, протяжённость которого составляет 1170 км, а площадь — 400 тысяч км² — больше, чем площадь Каспия. Глубина — 160−200 метров.

Также, у Титана имеется подповерхностный океан (см. ниже).

Применяемое оборудование и материалы

Титан при нагревании становится активным восстановителем, он способен реагировать с огнеупорной футеровкой. Для плавки металла обычно используют вакуумную гарнисажную печь с электродуговым разогревом. Это камера с охлаждающим водяным контуром, опоясывающим тигель. Мощные насосы откачивают воздух до нужного значения разряжения. В электрододержатель устанавливают расходуемый электрод-гарнисаж. Плавка производится при плотности тока 10—30 А/см2.

Электрод – это пруток из спрессованной титановой крошки (порошка) или шихтовый слиток. При розжиге дуги между электродом и дном тигля металл начинает нагреваться до температуры плавления, расплав заполняет тигель, держатель постепенно опускается, чтобы размер дуги оставался стабильным.

Гарнисажем называют слой затвердевшего металла на охлаждаемых стенках тигля, сделанного из токопроводящей меди или графита. Гарнисаж выполняет функцию футеровки, не давая тиглю нагреваться под действием дуги до температуры плавления.

Во время плавления электрода предусмотрено вращение плавильной установки для равномерного разогрева расплава. Отливочные столы с подготовленными формами расположены рядом с тиглем, в камере. При повороте установки расплавленный металл выливается из тигля, формируются отливки. Пресс-формы делают из графита или огнеупора, покрытого тугоплавкими термосмолами.

https://youtube.com/watch?v=AgnuYc3kbHE

Отливки из титана полностью повторяют форму будущей детали, ее не нужно долго обтачивать. Снижается процент отходов. Литье производят промышленным способом. Дорогие установки обслуживает подготовленный персонал. Кустарным способом, в домашних условиях титан не плавят.

Температура – плавление – титан

Температура плавления титана, полученного методом иодидного рафинирования, равна 1665 5 С.
 

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С. Еще существеннее наличие примесей влияет на механические свойства титана.
 

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С.
 

Олово понижает температуру плавления титана. Координаты эвтектической точки фТ1) Ti3Sn соответствуют: 17 ат. Результаты экспериментальных работ по влиянию Sn на переход ( ccTi) ( pTi) неоднозначны.
 

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана.
 

Восстановление четыреххлористого титана TiCU магнием происходит при температурах значительно ниже температуры плавления титана, поэтому титан в данном случае получается в виде спеченных кристаллов, которые называют губкой. Губку после дистилляции в вакууме или после выщелачивания водой хлористого магния переплавляют в среде аргона.
 

Из диаграммы состояния системы железо – титан ( рис. 14) следует, что железо резко снижает температуру плавления титана. Алюмино-термический ферротитан по химическому составу близок к интерметаллическому соединению Fe2 Ti, плавящемуся при температуре 1427 С.
 

ДСть Д С нзб – избыточная свободная энергия титана, углерода и карбида титана; AL – параметр взаимодействия в жидком растворе; х – атомная доля углерода в TiC; TXJ и TC – температуры плавления титана и углерода.
 

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.
 

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.
 

Электролиз ведут ниже температуры плавления титана, поэтому он получается в виде небольших кристаллов. Процесс сопровождается образованием на катоде продуктов неполного восстановления, которые могут перемещаться к аноду и окисляться на нем, что снижает выход по току.
 

Циркуляции в атмосфере

Вихрь на северном полюсе Титана

Моделирование крупномасштабного распределения ветра, проводимое по данным о скорости ветра, полученным аппаратом Гюйгенс, показывает, что атмосфера Титана циркулирует как единая гигантская ячейка Хэдли. Тёплый воздух поднимается в южном полушарии, в котором на момент исследования было лето, и опускается в северном полушарии, что приводит к возникновению потоков воздуха на большой высоте с юга на север и на малой высоте — с севера на юг. Подобная крупная ячейка Хэдли возможна лишь в случае медленного вращения небесного тела. Циркуляция ветра от полюса к полюсу по всей видимости имеет центр в стратосфере; моделирование показывает, что каждые 12 лет циркуляция должна меняться, при этом будет существовать трёхлетний переходный период. Полный период смены циркуляций составляет около 30 лет (год на Титане). Ячейка Хэдли создаёт глобальную полосу низкого давления, что является аналогом земной внутритропической зоны конвергенции. В отличие от Земли, где океаны удерживают данную зону внутри области тропиков, на Титане такая зона простирается от полюса до полюса, унося с собой метановые облака. Таким образом, несмотря на низкие температуры на Титане, можно сказать, что Титан обладает тропическим климатом.

В июне 2012 года аппарат Кассини получил изображение полярного вихря на южном полюсе Титана. Вероятно, он связан с “полярным капюшоном” (англ. polar hood) — областью плотной дымки на большой высоте, наблюдаемой на северном полюсе с 2004 года. Поскольку в настоящее время сезоны на полюсах сменяются после равноденствия 2009 года, на южном полюсе наступает зима, а на северном — лето, существует предположение о том, что такой вихрь свидетельствует о формировании нового “полярного капюшона”, на южном полюсе.

Основн характеристики

Атмосфера Титана складає близько 400 кілометрів на товщину і містить кілька шарів вуглеводневої “смогу”, через що Титан є єдиним супутником у Сонячній системі, поверхня якого неможливо спостерігати в оптичному діапазоні. Також зміг є причиною унікального для Сонячної системи антипарниковий ефекту, який призводить до зниження температури поверхні супутника на 9 C . Разом з тим, завдяки масивної атмосфері зі значною кількістю вуглеводнів, Титан володіє значним парниковим ефектом, який серед планет Сонячної системи з твердою поверхнею спостерігається тільки у Венери – вплив парникового ефекту призводить до збільшення температури поверхні на 20 C, а добові та сезонні зміни температури не перевершують 2 C . Вирівнювання погодних умов в різних областях супутника відбувається в основному за рахунок атмосферного теплового перенесення, приповерхнева температура становить близько -179 C (94 К).

Так як сила тяжіння на Титані складає приблизно одну сьому частину від земного, то для створення тиску 1,5 атм маса атмосфери Титана повинна бути на порядок більше земної . Унаслідок низької температури біля поверхні супутника, щільність атмосфери Титана в чотири рази перевершує земну.

Поверхность – титан

На поверхности титана всегда имеется альфпрованный слой, насыщенный атмосферными газами. Перед пайкой этот слой необходимо удалить пескоструйной обработкой или травлением в растворе следующего состава: 20 – 30 мл H2NOs, 30 – 40 мл НС1 на литр воды. Время травления 5 – 10 мин при 20 С. После такой обработки на поверхности титана все же остается тонкая окисная пленка, препятствующая смачиванию его поверхности припоем. Поэтому иногда пытаются паять титан с применением специальных флюсов, по составу аналогичных флюсам для пайки алюминия. Но соединения титана, паянные с применением таких флюсов, не отличаются высоким качеством. Обычно пайку титана и его сплавов ведут в вакууме или в аргоне марки А, который тщательно очищен от примесей кислорода, азота и паров воды. Только в такой чистой атмосфере или в вакууме окисная и ни-тридная пленки на титане растворяются в металле при условии, что температура пайки выше 700 С. Поэтому процесс пайки титана ведут обычно при температуре 800 – 900 С, что способствует быстрой очистке поверхности титана и хорошему смачиванию его припоями. Пайку титановых сплавов при более высоких температурах производят довольно редко ( особенно печную), так как при его длительном нагреве при температурах выше 900 С отмечаются склонность к росту зерна и некоторое снижение пластических свойств. Поскольку предел прочности основного металла при этом практически не снижается, то в отдельных случаях соединение титановых сплавов пайкой производят даже при 1000 С.
 

На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка, повышающая сопротивление коррозии в морской воде.
 

На поверхности титана легко образуется стойкая оксидная пленка, вследствие чего титан обладает высокой сопротивляемостью коррозии в пресной и морской воде и в некоторых кислотах, устойчив против кавитационной коррозии и коррозии под напряжением.
 

Наводороживание поверхности титана в процессе коррозии и образование поверхностного слоя гидрида титана, несомненно, должно оказывать влияние на скорость коррозионного растворения металла.
 

Насыщение поверхности титана кислородом и особенно азотом и водородом значительно повышает коррозионную стойкость титана в серной кислоте.
 

Образовавшаяся на поверхности титана пленка сохраняла свои защитные свойства в течение длительного времени. На рис. 98 показано изменение потенциала после выключения тока. Сначала наблюдалось резкое изменение потенциала, вызванное разрядом двойного слоя, а затем положительное значение потенциала сохранялось длительное время.
 

Во-первых, поверхность титана резко активируется при нагреве, во-вторых, все титановые сплавь. Это сочетание свойств приводит к существенным поверхностным изменениям после холодной механической обработки при изготовлении деталей и образцов резанием, которые резко влияют на усталостные свойства титана. В результате многочисленных исследований установлено, что наименьшее влияние на предел выносливости оказывает очень осторожная конечная обработка поверхности: снятие тонкой стружки ( толщиной до 0 1 мм) при небольших подачах и скоростях резания с последующей ручной полировкой мелкой шкуркой до примерно 8 – 9-го класса шероховатости. При этой финишной обработке наблюдаются наиболее устойчивые и стабильные значения предела выносливости титановых сплавов. Именно поэтому все другие в ды его поверхностной обработки по влиянию их на усталость обычно сравнивают с этой общепринятой стандартной обработкой.
 

Окалину с поверхности титана и титановых сплавов удаляют травлением в растворе из 417 г соляной кислоты.
 

Окалину с поверхности титана и титановых сплавов удаляют травлением в растворена 417 г соляной кислоты, ( 0 г азотной кислоты, 50 г фтористого натрия и 600 г воды с последующей промывкой в теплой воде.
 

Окалину с поверхности титана и титановых сплавов удаляют травлением в растворе из 417 г соляной кислоты.
 

Создание на поверхности титана окисного слоя может быть выполнено также и путем анодного окисления ( анодирования) в растворах электролитов.
 

При увеличении поверхности титана, находящегося в объеме кислоты, сверх критического соогношения, не только не происходит его активация, но и прекращается щелевая коррозия. Возникает съоего рода анодная защита титана в зазоре.
 

Для подготовки поверхности титана применяются различные методы. Например, предлагается обрабатывать поверхность наждачной бумагой, после промывки четы-реххлористым углеродом травить в серной кислоте ( 50 – 60 %) при 60 – 100 и затем промывать образцы струей воды.
 

Для очистки поверхности титана применяют как кислые травильные смеси, так и щелочные.
 

Запасы и добыча

Основные руды: ильменит (FeTiO₃), рутил (TiO₂), титанит (CaTiSiO₅).

По данным на 2002 год, 90 % добываемого титана использовалось на производство диоксида титана TiO₂. Мировое производство диоксида титана составляло 4,5 млн т. в год. Подтверждённые запасы диоксида титана (без России) составляют около 800 млн т. На 2006 год, по оценке Геологической службы США, в пересчёте на диоксид титана и без учёта России, запасы ильменитовых руд составляют 603—673 млн т., а рутиловых — 49,7—52,7 млн т. Таким образом, при нынешних темпах добычи мировых разведанных запасов титана (без учёта России) хватит более чем на 150 лет.

Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений (Ярегское) находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %.

Крупнейший в мире производитель титана — российская компания «ВСМПО-АВИСМА».

Структура

Схематический разрез атмосферы Титана

Слои в верхней части
атмосферы

Титана
(снимок «
Кассини
»)

Нижние слои атмосферы Титана, как и на Земле, делятся на
тропосферу
и
стратосферу
. В тропосфере температура с высотой падает — с 94 К на поверхности до 70 К на высоте 35 км (на Земле тропосфера заканчивается на высоте 10—12 км). До высоты 50 км простирается обширная
тропопауза
, где температура остается практически постоянной. А затем температура начинает расти. Такие
инверсии температуры
препятствуют развитию вертикальных движений воздуха. Они обычно возникают из-за совместного действия двух факторов — подогрева воздуха снизу от поверхности и подогрева сверху благодаря поглощению солнечного излучения. В
земной атмосфере
инверсия температуры наблюдается на высотах около 50 км (
стратопауза
) и 80—90 км (
мезопауза
). На Титане температура уверенно растет по крайней мере до 150 км. Однако на высотах более 500 км «Гюйгенс» неожиданно обнаружил целую серию температурных инверсий, каждая из которых определяет отдельный слой
атмосферы
. Их происхождение пока остается неясным.

По данным
«Кассини»
, нижняя часть атмосферы Титана, так же как и
атмосфера Венеры
, обращается существенно быстрее поверхности, представляя собой единый мощный постоянно действующий
ураган
. Однако согласно измерениям посадочного аппарата, на поверхности Титана ветер был очень слабым (0,3 м/с), на небольших высотах направление ветра менялось
.

На высотах более 10 км в атмосфере Титана постоянно дуют ветры. Их направление совпадает с направлением вращения спутника, а скорость растет с высотой с нескольких метров в секунду на высоте 10—30 км до 30 м/с на высоте 50—60 км. На высотах более 120 км имеет место сильная
турбулентность

атмосферы
 — её признаки были замечены ещё в
1980
—
1981 годах
, когда через систему Сатурна пролетали космические аппараты «
Вояджер
». Однако неожиданностью стало то, что на высоте около 80 км в атмосфере Титана зарегистрирован штиль — сюда не проникают ни ветры, дующие ниже 60 км, ни турбулентные движения, наблюдаемые вдвое выше. Причины такого странного замирания движений пока не удаётся объяснить.

Титан получает слишком мало солнечной энергии для того, чтобы обеспечить динамику атмосферных процессов. Скорее всего, энергию для перемещения атмосферных масс обеспечивают мощные приливные воздействия Сатурна, в 400 раз превышающие по силе обусловленные Луной
приливы
на Земле. В пользу предположения о приливном характере ветров говорит широтное расположение гряд дюн, широко распространённых на Титане (согласно радарным исследованиям).

Атмосфера в целом на 98,6 % состоит из
азота
, а в приповерхностном слое его содержание уменьшается до 95 %. Таким образом, Титан и
Земля
— единственные тела в Солнечной системе, обладающие плотной атмосферой с преимущественным содержанием азота (разреженными азотными атмосферами, кроме того, обладают
Тритон
и
Плутон
). На
метан
приходится 1,6 % от атмосферы в целом и 5 % в приповерхностном слое; имеются также следы
этана
,
диацетилена
,
метилацетилена
,
цианоацетилена
,
ацетилена
,
пропана
,
углекислого газа
,
угарного газа
,
циана
,
гелия
.
Углеводороды
придают атмосфере оранжевый цвет (в частности, таков цвет неба, если смотреть с поверхности). В 2014 году учёными было установлено, что оранжевый цвет атмосфере Титана придаёт смесь
углеводородов
и
нитрилов

. Одним из источников метана может быть вулканическая активность.

В верхних слоях атмосферы под воздействием
ультрафиолетового
солнечного излучения метан и азот образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них по данным масс-спектрометра Кассини содержат не менее 7 атомов углерода. Кроме того, Титан не имеет
магнитосферы
и, временами выходя за пределы магнитосферы
Сатурна
, подвергает верхние слои своей атмосферы воздействию
солнечного ветра
.

Толстая атмосфера не пропускает большую часть солнечного света. Посадочный модуль
Гюйгенс
не смог зарегистрировать прямых солнечных лучей во время снижения в атмосфере. Ранее предполагалось, что атмосфера ниже 60 км практически прозрачна, однако жёлтая дымка присутствует на всех высотах. Плотность дымки позволила снимать поверхность, когда аппарат опустился ниже 40 км, но дневное освещение на Титане напоминает земные сумерки. Сатурн также, вероятно, не может быть виден с поверхности Титана.

Одной из неожиданностей стало существование на
Титане
нижнего слоя
ионосферы
, лежащего между 40 и 140 км (максимум электропроводности на высоте 60 км).