Cât de aproape sunt rocile din inelele lui Saturn

Saturn este înconjurat de un disc de roci și fragmente de gheață care călătoresc pe orbite concentrice, aproape circulare, în planul ecuatorial al planetei. Văzut marginea, discul este extrem de subțire - doar câteva zeci de metri pe alocuri. Văzut în față, discul dă aspectul a numeroase inele concentrice, datorită modificărilor sistematice ale proprietăților discului în funcție de distanța față de planetă. Inelele pot fi caracterizate printr-o serie de parametri, dintre care unul este separarea medie între fragmentele constitutive.

Oamenii de știință folosesc termenul generic „particule” pentru a se referi la constituenții unui sistem de inele planetare. Deși „particula” sugerează ceva foarte mic, cele mai mari obiecte din inelele lui Saturn sunt roci considerabile sau bucăți de gheață - de multe ori la câțiva metri. Un spectru întreg de dimensiuni ale particulelor este prezent, de la aceste obiecte mari până la boabe de praf. Numărul de particule de o dimensiune dată este, în termeni aproximativi, invers proporțional cu masa particulelor: Cu alte cuvinte, particulele mici sunt mai numeroase decât particulele mari.

Densitatea inelelor lui Saturn variază considerabil: acesta este unul dintre motivele pentru apararea bandelor inelelor. Cel mai simplu parametru de calculat direct este densitatea suprafeței, măsurată în grame pe centimetru pătrat. Aceasta poate fi împărțită la grosimea inelului pentru a da densitatea volumului în grame pe centimetru cub. O altă proprietate pe care oamenii de știință o pot măsura se numește adâncimea optică, care indică cât de opace sau transparente sunt inelele. Adâncimea optică este o funcție a densității suprafeței și a dimensiunii particulelor, astfel încât aceasta din urmă poate fi dedusă - chiar dacă nu este observată direct - din măsurători ale densității și adâncimii optice.

Comparativ cu majoritatea celorlalte obiecte astronomice, particulele de gheață și rocă din inelele lui Saturn sunt extrem de apropiate. În medie, aproximativ 3% din volumul total al discului este ocupat de particule solide, în timp ce restul este spațiu gol. Acest lucru poate suna mic, dar înseamnă că separarea tipică dintre particule este doar de puțin peste trei ori diametrul mediu al acestora. Presupunând o valoare de 30 de centimetri pentru acesta din urmă, rocile ar fi la fel de aproape ca un metru distanță una de cealaltă. Cu toate acestea, nu există o regulă dură și rapidă, datorită variațiilor de densitate între inele și spectrului larg de dimensiuni ale particulelor.

Apropierea strânsă a particulelor inelare între ele înseamnă că coliziuni între ele apar destul de des, ducând la disiparea energiei cinetice. Efectul cumulativ al nenumăratelor coliziuni din trecut poate fi văzut în subțierea discului și în circularitatea aproape orbită a particulelor. Pe lângă coliziunile fizice, particulele interacționează între ele gravitațional, precum și cu Saturn însuși și numeroșii săi sateliți. O mare parte din structura fină văzută în inelele lui Saturn poate fi explicată prin astfel de interacțiuni gravitaționale.