Атмосферата на Титан — густиот слој на гасови што го опкружуваат Титан, најголемата месечина на Сатурн. Тоа е единствената густа атмосфера на природен сателит во Сончевиот Систем. Долната атмосфера на Титан е првенствено составена од азот (94,2%), метан (5,65%) и водород (0,099%). Постојат траги од другите јаглеводороди, како што се етан, дијацетилен, метилацетилен, ацетилен, пропан, полициклични ароматични јаглеводороди и на други гасови, како што се цијаноацетилен, цијановодород, јаглерод диоксид, јаглерод моноксид, цијан, ацетонитрил, аргон и хелиум. Изотопската студија за односот на азотните изотопи, исто така, сугерира дека ацетонитрил може да биде присутен во количини што надминуваат цијановодород и цијаноацетилен. Површинскиот притисок е околу 50% повисок отколку на Земјата со 1,5 бари (147 kPa) што е во близина на тројната точка на метанот и дозволува да има гасовит метан во атмосферата и течен метан на површината. Портокаловата боја гледана од вселената ја произведуваат други посложени хемикалии во мали количини, веројатно толини, органски талог слични на катран.
Историја на набљудување Присуството на значајна атмосфера првпат било забележано од шпанскиот астроном Хосеп Комас и Сола, кој забележал затемнување на екстремитетите на Титан во 1903 година, и го потврдил Жерар П. Кајпер во 1944 година користејќи спектроскопска техника која дала проценка на атмосферски делумен притисок на метан од редот од 100 милибари (10 kPa). Последователните набљудувања во 1970-тите покажале дека бројките на Кајпер биле значително потценети; изобилството на метан во атмосферата на Титан било десет пати поголемо, а површинскиот притисок бил најмалку двојно поголем од она што тој го предвидел. Високиот површински притисок значело дека метанот може да формира само мал дел од атмосферата на Титан.Coustenis, pp. 13–15 Во 1980 година, Војаџер 1 ги направил првите детални набљудувања на атмосферата на Титан, откривајќи дека нејзиниот површински притисок бил поголем од Земјиниот, со 1,5 бари (околу 1,48 пати поголем од оној на Земјата).Coustenis, p. 22
Заедничката мисија на НАСА/ЕСА Касини-Хајгенс обезбедила мноштво информации за Титан и за системот на Сатурн воопшто, откако влегла во орбитата на 1 јули 2004 година. Утврдено е изобилството на атмосферски изотоп на Титан и доказ дека изобилството на азот во атмосферата доаѓа од материјалите во Ортовиот Облак, поврзан со кометите, а не од материјалите што го формирале Сатурн во претходните времиња. Утврдено е дека на Титан може да се појават сложени органски хемикалии вклучувајќи полициклични ароматични јаглеводороди,
Мисијата „Дагонфлај“ на НАСА планира да испрати големо воздушно возило на Титан во 2034 година. Мисијата ќе ја проучува способноста за живеење на Титан и пребиотичката хемија на различни локации.Dragonfly: Exploring Titan's Prebiotic Organic Chemistry and Habitability (PDF). Авионот налик на беспилотно летало ќе врши мерења на геолошки процеси, како и на површинскиот и атмосферскиот состав.Langelaan J. W. et al. (2017) Proc.
Преглед Набљудувањата од вселенските сонди Војаџер покажале дека атмосферата на Титан е погуста од Земјината, со површински притисок околу 1,48 пати поголем од оној на Земјата.Coustenis, p. 22 Атмосферата на Титан е околу 1,19 пати помасивна од вкупната Земја, или околу 7,3 пати помасивна на основа по површина. Поддржува непроѕирни слоеви на магла што ја блокираат највидливата светлина од Сонцето и другите извори и ги прави нејасни одликите на површината на Титан. Атмосферата е толку густа, а гравитацијата толку ниска што луѓето би можеле да летаат низ неа со мафтање со „крилјата“ прикачени на нивните раце. Пониската гравитација на Титан значи дека нејзината атмосфера е многу попроширена од Земјината; дури и на растојание од 975 км, вселенското летало Касини-Хајгенс морало да направи прилагодувања за да одржува стабилна орбита против атмосферското влечење. Атмосферата на Титан е непроѕирна на многу бранови должини и е невозможно да се стекне целосен спектар на рефлексија на површината однадвор. Дури со доаѓањето на Касини-Хајгенс во 2004 година биле добиени првите директни слики од површината на Титан. Сондата Хајгенс не можела да ја открие насоката на Сонцето за време на нејзиното спуштање, и иако можела да направи слики од површината, тимот на Хајгенс го споредил процесот со „фотографирање на асфалтен паркинг во самрак“.
Вертикална структура Вертикалната атмосферска структура на Титан е слична на Земјата. Двете имаат тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Сепак, гравитацијата на долната површина на Титан создава попроширена атмосфера, со висина на скалата од 15-50 км (9–31 mi) во споредба со 5-8 км (3,1-5 ми) на Земјата. Податоците на Војаџер, во комбинација со податоците од Хајгенс и радијативно-конвективните модели обезбедуваат зголемено разбирање за атмосферската структура на Титан.
Тропосфера: Ова е слој каде што се случуваат временските прилики на Титан. Бидејќи метанот се кондензира од атмосферата на Титан на големи надморски височини, неговото изобилство се зголемува под тропопаузата на надморска височина од 32 км (20 mi), израмнувајќи се на вредност од 4,9% помеѓу 8 км (5 ми) и површината."Titan: Exploring an Earthlike World". Метански дожд, дожд од магла и различни слоеви на облаци се наоѓаат во тропосферата. Стратосфера: Атмосферскиот состав во стратосферата е 98,4% азот - единствената густа, богата со азот атмосфера во Сончевиот Систем настрана од Земјината - со останатите 1,6% составени главно од метан (1,4%) и водород (0,1-0,2%). Главниот слој на толинска магла лежи во стратосферата на околу 100-210 км (62–130 ми). Во овој слој на атмосферата постои силна температурна инверзија предизвикана од маглата поради високиот сооднос на кратки бранови и инфрацрвена непроѕирност. Мезосфера: Одвоен слој на магла е пронајден на околу 450-500 км (280-310 ми), во мезосферата. Температурата на овој слој е слична на онаа на термосферата поради ладењето на линиите на цијановодород (HCN). Термосфера: Производството на честички започнува во термосферата Ова бил и најблискиот пристап на Касини во атмосферата на Титан. Јоносфера: Титановата јоносфера е исто така посложена од Земјината, со главната јоносфера на надморска височина од 1.200 км (750 mi) но со дополнителен слој на наелектризирани честички на 63 км (39 ми). Ова ја дели атмосферата на Титан до одреден степен на две одделни комори што резонираат со радио. Изворот на природните бранови со екстремно ниска честота (ELF) на Титан, како што се откриени од Касини-Хајгенс, е нејасен бидејќи се смета дека нема голема молскавична активност.
Атмосферски состав и хемија Атмосферската хемија на Титан е разновидна и сложена. Секој слој од атмосферата има уникатни хемиски заемодејства кои се случуваат внатре, а потоа се во интеракција со другите подслоеви во атмосферата. На пример, се смета дека јаглеводородите се формираат во горната атмосфера на Титан во реакции кои произлегуваат од распаѓањето на метанот од ултравиолетова светлина на Сонцето, создавајќи густ портокалов смог. Табелата подолу ги истакнува механизмите за производство и загуба на најзастапените фотохемиски произведени молекули во атмосферата на Титан.
+Хемија во атмосферата на ТитанМолекулаПроизводствоЗагубаВодород Фотолиза на метанпобегнуваЈаглерод моноксидO + CH3->H2CO + HH2CO + h\nu->CO + H2/2HCO + OH->CO2 + HЕтан2CH3 + M->C2H6 + MкондензираАцетиленC2H + CH4->C2H2 + CH3C2H2 + h\nu->C2H + HкондензираПропанCH3 + C2H5 + M->C3H8 + MкондензираЕтиленCH + CH4->C2H4 + HCH2 + CH3->C2H4 + HC2H4 + h\nu->C2H2 + H2/2HЦијановодородN + CH3->H2CN + HH2CN + H->HCN + H2кондензираЈаглерод диоксидCO + OH->CO2 + HкондензираМетилацетилен CH + C2H4->CH3CCH + HCH3CCH + h\nu->C3H3 + HH + CH3CCH->C3H5ДијацетиленC2H + C2H2->C4H2 + HC4H2 + h\nu->C4H + H лево|мини| Облак снимен во лажна боја над северниот пол на Титан.
Магнетно поле Титан нема магнетно поле, иако студиите во 2008 година покажале дека Титан ги задржува остатоците од магнетното поле на Сатурн во кратки прилики кога поминува надвор од магнетосферата на Сатурн и е директно изложен на сончевиот ветер. Ова може да јонизира и да однесе некои молекули од врвот на атмосферата. Внатрешното магнетно поле на Титан е занемарливо, а можеби дури и не постои. Нејзиното орбитално растојание од 20,3 полупречници на Сатурн повремено го става во магнетосферата на Сатурн. Сепак, разликата помеѓу вртежниот период на Сатурн (10.7 часа) и Титановиот орбитален период (15.95 дена) предизвикува релативна брзина од околу помеѓу магнетизираната плазма на Сатурн и Титан. Тоа всушност може да ги интензивира реакциите кои предизвикуваат атмосферски загуби, наместо да ја чуваат атмосферата од сончевиот ветер.
Хемија на јоносферата Во ноември 2007 година, научниците откриле докази за негативни јони со приближно 13 800 пати поголема од масата на водородот во јоносферата на Титан, за кои се смета дека паѓаат во долните области за да формираат портокалова магла што ја замаглува површината на Титан. Помалите негативни јони се идентификувани како линеарни анјони на јаглероден синџир со поголеми молекули кои покажуваат докази за посложени структури, веројатно добиени од бензен. Се смета дека овие негативни јони играат клучна улога во формирањето на посложени молекули, за кои се смета дека се толини, и може да формираат основа за полициклични ароматични јаглеводороди, цијанополини и нивните деривати. Неверојатно, негативните јони како овие претходно се покажа дека го подобруваат производството на поголеми органски молекули во молекуларните облаци надвор од нашиот Сончев Систем, сличност што ја нагласува можната поширока релевантност на негативните јони на Титан. лево|мини|246x246пкс| Титановиот вител на јужниот пол — вртлив гасен облак HCN (29 ноември 2012 година).
Атмосферска циркулација Постои модел на циркулација на воздухот што тече во насока на ротацијата на Титан, од запад кон исток. Дополнително, откриени се и сезонски варијации во атмосферската циркулација. Набљудувањата на Касини на атмосферата направени во 2004 година, исто така, сугерираат дека Титан е „супер ротатор“, како Венера, со атмосфера што ротира многу побрзо од неговата површина. Атмосферската циркулација се објаснува со големата Хедлиева циркулација која се јавува од пол до пол.
Циклус на метан Енергијата од Сонцето требало да ги претвори сите траги од метан во атмосферата на Титан во посложени јаглеводороди во рок од 50 милиони години - кратко време во споредба со староста на Сончевиот Систем. Ова сугерира дека метанот мора некако да се надополнува со резервоар на или во самиот Титан. Поголемиот дел од метанот на Титан е во атмосферата. Метанот се транспортира низ студената стапица во тропопаузата. Затоа, циркулацијата на метанот во атмосферата влијае на рамнотежата на зрачењето и хемијата на другите слоеви во атмосферата. Ако има резервоар на метан на Титан, циклусот би бил стабилен само во текот на геолошките временски размери. десно|мини|319x319пкс| Органски гасови во атмосферата на Титан - HNC (лево) и HC<sub id="mwAWU">3</sub>N (десно). Доказите дека атмосферата на Титан содржи повеќе од илјада пати повеќе метан од јаглерод моноксид, се смета дека исклучува значителен придонес од ударите на кометите, бидејќи кометите се составени од повеќе јаглерод моноксид отколку метан. Дека Титан можеби создал атмосфера од раната сатурнска маглина во времето на формирањето исто така изгледа неверојатно; во таков случај, треба да има атмосферско изобилство слично на сончевата маглина, вклучувајќи водород и неон. Многу астрономи сугерираат дека конечното потекло за метанот во атмосферата на Титан е од самиот Титан, ослободен преку ерупции од криовулканите.
Ден и самрак (изгрејсонце/зајдисонце)