Kuinka lähellä Saturnuksen renkaiden kiviä on

Saturnusta ympäröi kivilevy ja jääpalasia, jotka kulkevat samankeskisillä, lähes pyöreillä kiertoradoilla planeetan päiväntasaajan tasossa. Levy on reunasta katsottuna erittäin ohut - vain muutama kymmeni metriä paikoin. Levy kasvoihin päin katsottuna näyttää lukuisilta samankeskisiltä renkailta johtuen systemaattisista muutoksista levyn ominaisuuksissa etäisyyden funktiona planeetasta. Sormuksille voidaan luonnehtia useita parametreja, joista yksi on keskimääräinen ero osatekijöiden välillä.

Tutkijat käyttävät yleistä termiä "hiukkaset" viitaten planeettojen rengasjärjestelmän ainesosiin. Vaikka "hiukkanen" ehdottaa jotain hyvin pientä, Saturnuksen renkaiden suurimmat kohteet ovat suuria kiviä tai jääpaloja - usein useita metrejä. Läsnä on koko kirjo hiukkaskokoja näistä suurista esineistä pölyjyviin asti. Tietyn koon hiukkasten lukumäärä on suunnilleen kääntäen verrannollinen hiukkasten massaan: Toisin sanoen pieniä hiukkasia on enemmän kuin suuria hiukkasia.

Saturnuksen renkaiden tiheys vaihtelee huomattavasti: Tämä on yksi syy renkaiden ilmeiseen nauhoitukseen. Helpoin parametri lasketaan suoraan on pintatiheys mitattuna grammoina neliösenttimetriä kohti. Tämä voidaan jakaa renkaan paksuudella, jotta saadaan tilavuustiheys grammoina kuutiosenttimetriä kohti. Toinen ominaisuus, jonka tutkijat voivat mitata, kutsutaan optiseksi syvyydeksi, mikä osoittaa kuinka läpinäkymättömät tai läpinäkyvät renkaat ovat. Optinen syvyys on pintatiheyden ja hiukkaskoon funktio, joten jälkimmäinen voidaan päätellä - vaikka sitä ei havaita suoraan - tiheyden ja optisen syvyyden mittauksista.

Saturnuksen renkaissa olevat jää- ja kalliopartikkelit ovat erittäin lähellä toisiaan useimpiin muihin tähtitieteellisiin kohteisiin. Keskimäärin noin 3 prosenttia levyn kokonaistilavuudesta on kiinteiden hiukkasten käytössä, kun taas loput ovat tyhjää tilaa. Tämä saattaa kuulostaa pieneltä, mutta se tarkoittaa, että hiukkasten tyypillinen ero on vain hieman yli kolme kertaa keskimääräinen halkaisija. Olettaen, että jälkimmäisen arvo on 30 senttimetriä, kivet olisivat jopa metrin päässä toisistaan. Ei ole kuitenkaan kovaa ja nopeaa sääntöä, koska renkaiden tiheys vaihtelee ja hiukkaskoko on laaja.

Rengashiukkasten läheisyys toisiinsa tarkoittaa, että niiden välisiä törmäyksiä tapahtuu melko usein, mikä johtaa kineettisen energian häviämiseen. Aikaisempien lukemattomien törmäysten kumulatiivinen vaikutus näkyy levyn partaveitsimaisessa ohuuudessa ja hiukkasten kiertoradan lähellä olevassa kiertävyydessä. Fyysisten törmäysten lisäksi hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa painovoimaisesti sekä itse Saturnuksen ja sen monien satelliittien kanssa. Suuri osa Saturnuksen renkaissa havaitusta hienosta rakenteesta voidaan selittää tällaisilla painovoimaisilla vuorovaikutuksilla.