Cik tuvu ir Saturna gredzenu ieži

Saturnu ieskauj klinšu un ledus fragmentu disks, kas pārvietojas pa koncentriskām, gandrīz apļveida orbītām planētas ekvatoriālajā plaknē. Skatoties malā, disks ir ārkārtīgi plāns - vietām tikai daži desmiti metru. Skatoties ar aci, disks rada daudzu koncentrisku gredzenu izskatu, pateicoties sistemātiskām izmaiņām diska īpašībās atkarībā no attāluma no planētas. Gredzenus var raksturot ar vairākiem parametriem, no kuriem viens ir vidējais atdalījums starp sastāvdaļu fragmentiem.

Zinātnieki lieto vispārīgu terminu “daļiņas”, lai apzīmētu planētas gredzenu sistēmas sastāvdaļas. Lai gan “daļiņa” liek domāt par kaut ko ļoti mazu, Saturna gredzenos lielākie objekti ir lieli ieži vai ledus gabali - bieži vien daudzus metrus pāri. Piedāvā vesels daļiņu izmēru spektrs, sākot no šiem lielajiem priekšmetiem līdz pat putekļu graudiem. Noteikta lieluma daļiņu skaits aptuvenā izteiksmē ir apgriezti proporcionāls daļiņu masai: Citiem vārdiem sakot, mazo daļiņu ir vairāk nekā lielo daļiņu.

Saturna gredzenu blīvums ievērojami atšķiras: Tas ir viens no gredzenu šķietamās saites iemesliem. Visvieglāk tieši aprēķināt parametru ir virsmas blīvums, ko mēra gramos uz kvadrātcentimetru. To var dalīt ar gredzena biezumu, lai iegūtu tilpuma blīvumu gramos uz kubikcentimetru. Citu īpašumu, ko zinātnieki var izmērīt, sauc par optisko dziļumu, kas norāda, cik necaurspīdīgi vai caurspīdīgi ir gredzeni. Optiskais dziļums ir virsmas blīvuma un daļiņu lieluma funkcija, tāpēc pēdējo var secināt - pat ja tas netiek tieši novērots - no blīvuma un optiskā dziļuma mērījumiem.

Salīdzinājumā ar lielāko daļu citu astronomisko objektu, Saturna gredzenos esošās ledus un iežu daļiņas atrodas ārkārtīgi tuvu viena otrai. Vidēji apmēram 3 procentus no visa diska tilpuma aizņem cietās daļiņas, bet pārējais ir tukša vieta. Tas var izklausīties maz, bet tas nozīmē, ka tipiskais atdalījums starp daļiņām ir tikai nedaudz vairāk nekā trīs reizes lielāks par to vidējo diametru. Pieņemot, ka pēdējās vērtības ir 30 centimetri, ieži būtu tik tuvu kā viens metrs viens no otra. Tomēr nav stingru noteikumu, jo gredzenu blīvuma izmaiņas un daļiņu lieluma spektrs ir plašs.

Gredzena daļiņu tuvums viens otram nozīmē, ka sadursmes starp tām notiek diezgan bieži, kas noved pie kinētiskās enerģijas izkliedes. Neskaitāmu iepriekšējo sadursmju kumulatīvo efektu var redzēt diska skuveklim līdzīgajā plānumā un daļiņu orbītu tuvākajā apļveida kustībā. Papildus fiziskām sadursmēm daļiņas savstarpēji mijiedarbojas gravitācijas ceļā, kā arī ar pašu Saturnu un tā daudzajiem pavadoņiem. Lielu daļu Saturna gredzenos redzamās smalkās struktūras var izskaidrot ar šādu gravitācijas mijiedarbību.