Модель TitanMPAS поможет подготовить полёты «Стрекозы» на Титане

Атмосфера Титана состоит преимущественно из азота, а температура у поверхности составляет около −180 градусов Цельсия. Вода там замёрзла, зато метан испаряется, образует облака и выпадает дождём. На спутнике есть реки, озёра и моря из жидких углеводородов, поэтому некоторые процессы напоминают земной климат.

Модель TitanMPAS учитывает циркуляцию одновременно в нижних и верхних слоях атмосферы, рельеф, расположение метановых озёр и образование осадков. Авторы также заложили в расчёты ослабление гравитации с высотой: в верхней стратосфере она более чем на четверть слабее, чем у поверхности, где сила тяжести в семь раз меньше земной.

Компьютерное моделирование охватило более 100 титанианских лет — каждый длится около 29,5 земного года. Расчёты воспроизвели стратосферные ветры со скоростью свыше 612 километров в час. Сравнение с данными «Кассини» и зонда «Гюйгенс», совершившего посадку в 2005 году, показало, что модель довольно точно описывает температуру, скорость ветра и содержание метана в нижних слоях. Она также предсказывает, что сезонные метановые дожди чаще идут в полушарии, где лето, а вблизи равноденствий могут достигать экватора.

У модели есть ограничения: она не объясняет некоторые облака, наблюдавшиеся астрономами, и не воспроизводит резкое падение скорости ветра на высоте около 75 километров, зафиксированное «Гюйгенсом». Расчёты показывают и суточные изменения температуры, давления, ветра и содержания метана у поверхности. В районе кратера Селк ветер большую часть времени не превышает метра в секунду.

Авторы работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, намерены подробнее изучить погоду в районе Селка. Там NASA планирует работу летательного аппарата «Стрекоза» (Dragonfly), который исследует поверхность и атмосферу Титана. Для полётов аппарату с ограниченной энергетической базой — РИТЭГом — потребуется точное представление о температурах и типичных ветрах. Без надёжных климатических моделей полёты земных аппаратов в атмосфере спутника могут быть затруднены.