ما مدى قرب الصخور في حلقات زحل

زحل محاط بقرص من الصخور وشظايا الجليد تنتقل في مدارات متحدة المركز وشبه دائرية في المستوى الاستوائي للكوكب. إذا نظرنا إلى الحافة ، فإن القرص رقيق للغاية - فقط بضع عشرات من الأمتار في الأماكن. إذا ظهر القرص وجهاً لوجه ، فإنه يعطي مظهر العديد من الحلقات متحدة المركز ، بسبب التغيرات المنهجية في خصائص القرص كدالة على المسافة من الكوكب. يمكن تمييز الحلقات بعدد من المعلمات ، أحدها متوسط ​​الفصل بين الأجزاء المكونة.

يستخدم العلماء المصطلح العام "جسيمات" للإشارة إلى مكونات نظام الحلقة الكوكبية. على الرغم من أن "الجسيم" يشير إلى شيء صغير جدًا ، إلا أن أكبر الأجسام في حلقات زحل هي صخور كبيرة أو قطع جليدية - غالبًا ما يصل قطرها إلى عدة أمتار. يوجد طيف كامل من أحجام الجسيمات ، من هذه الأجسام الكبيرة إلى حبيبات الغبار. عدد الجسيمات ذات الحجم المحدد ، من الناحية التقريبية ، يتناسب عكسياً مع كتلة الجسيمات: بمعنى آخر ، الجسيمات الصغيرة أكثر عددًا من الجسيمات الكبيرة.

تختلف كثافة حلقات زحل اختلافًا كبيرًا: هذا هو أحد أسباب النطاقات الظاهرة للحلقات. أسهل معلمة للحساب المباشر هي كثافة السطح ، مقاسة بالجرام لكل سنتيمتر مربع. يمكن تقسيم ذلك على سمك الحلقة لإعطاء كثافة الحجم بالجرام لكل سنتيمتر مكعب. خاصية أخرى يمكن للعلماء قياسها تسمى العمق البصري ، والتي تشير إلى مدى غموض أو شفافية الحلقات. العمق البصري هو دالة لكثافة السطح وحجم الجسيمات ، لذلك يمكن استنتاج الأخير - حتى لو لم يتم ملاحظته بشكل مباشر - من قياسات الكثافة والعمق البصري.

بالمقارنة مع معظم الأجسام الفلكية الأخرى ، فإن جزيئات الجليد والصخور في حلقات زحل قريبة جدًا من بعضها البعض. في المتوسط ​​، حوالي 3 في المائة من الحجم الإجمالي للقرص تشغلها جسيمات صلبة ، بينما الباقي عبارة عن مساحة فارغة. قد يبدو هذا صغيراً ، لكنه يعني أن الفصل النموذجي بين الجسيمات يزيد قليلاً عن ثلاثة أضعاف متوسط ​​قطرها. بافتراض قيمة 30 سم لهذا الأخير ، ستكون الصخور قريبة من بعضها البعض بمقدار متر واحد. ومع ذلك ، لا توجد قاعدة صارمة وسريعة ، بسبب اختلافات الكثافة عبر الحلقات والطيف الواسع لأحجام الجسيمات.

إن قرب جسيمات الحلقة من بعضها البعض يعني أن التصادمات بينهما تحدث كثيرًا ، مما يؤدي إلى تبديد الطاقة الحركية. يمكن رؤية التأثير التراكمي للاصطدامات التي لا تعد ولا تحصى في الماضي في النحافة الشبيهة بالشفرة للقرص والدائرة شبه الدائرية لمدارات الجسيمات. بالإضافة إلى الاصطدامات الفيزيائية ، تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض من حيث الجاذبية ، وكذلك مع زحل نفسه والعديد من أقماره. يمكن تفسير الكثير من البنية الدقيقة التي تظهر في حلقات زحل من خلال تفاعلات الجاذبية هذه.