Saturne est entourée d'un disque de roches et de fragments de glace voyageant sur des orbites concentriques et quasi circulaires dans le plan équatorial de la planète. Vu par la tranche, le disque est extrêmement fin, quelques dizaines de mètres seulement par endroit. Vu de face, le disque donne l'apparence de nombreux anneaux concentriques, dus à des changements systématiques des propriétés du disque en fonction de la distance à la planète. Les anneaux peuvent être caractérisés par un certain nombre de paramètres, dont l'un est la séparation moyenne entre les fragments constitutifs.
Particules d'anneau
Les scientifiques utilisent le terme générique de « particules » pour désigner les constituants d'un système d'anneaux planétaires. Bien que le terme « particule » suggère quelque chose de très petit, les plus gros objets des anneaux de Saturne sont des rochers ou des morceaux de glace de grande taille, souvent de plusieurs mètres de diamètre. Tout un spectre de tailles de particules est présent, de ces gros objets jusqu'aux grains de poussière. Le nombre de particules d'une taille donnée est, en termes approximatifs, inversement proportionnel à la masse des particules: autrement dit, les petites particules sont plus nombreuses que les grosses particules.
Combien de matière y a-t-il dans les anneaux ?
La densité des anneaux de Saturne varie considérablement: c'est une des raisons du baguage apparent des anneaux. Le paramètre le plus simple à calculer directement est la densité surfacique, mesurée en grammes par centimètre carré. Cela peut être divisé par l'épaisseur de l'anneau pour donner la densité volumique en grammes par centimètre cube. Une autre propriété que les scientifiques peuvent mesurer est la profondeur optique, qui indique à quel point les anneaux sont opaques ou transparents. La profondeur optique est fonction de la densité de surface et de la taille des particules, de sorte que cette dernière peut être déduite - même si elle n'est pas observée directement - des mesures de densité et de profondeur optique.
La distance entre les particules d'anneau
Par rapport à la plupart des autres objets astronomiques, les particules de glace et de roche dans les anneaux de Saturne sont extrêmement proches les unes des autres. En moyenne, environ 3% du volume total du disque est occupé par des particules solides, tandis que le reste est de l'espace vide. Cela peut sembler petit, mais cela signifie que la séparation typique entre les particules n'est que d'un peu plus de trois fois leur diamètre moyen. En supposant une valeur de 30 centimètres pour ce dernier, les rochers seraient à un mètre les uns des autres. Il n'y a pas de règle absolue, cependant, en raison des variations de densité à travers les anneaux et du large spectre de tailles de particules.
Rencontres rapprochées
La proximité étroite des particules annulaires les unes par rapport aux autres signifie que les collisions entre elles se produisent assez souvent, conduisant à la dissipation de l'énergie cinétique. L'effet cumulatif d'innombrables collisions dans le passé peut être observé dans la finesse du disque et la quasi-circularité des orbites des particules. En plus des collisions physiques, les particules interagissent les unes avec les autres de manière gravitationnelle, ainsi qu'avec Saturne elle-même et ses nombreux satellites. Une grande partie de la structure fine observée dans les anneaux de Saturne peut s'expliquer par de telles interactions gravitationnelles.