Сатурн оточений диском гірських порід та уламків льоду, що рухаються по концентричних, майже круглих орбітах в екваторіальній площині планети. Дивлячись на край, диск надзвичайно тонкий - місцями лише кілька десятків метрів. Дивлячись обличчям, диск видає численні концентричні кільця завдяки систематичним змінам властивостей диска як функції відстані від планети. Кільця можуть характеризуватися низкою параметрів, одним з яких є середнє відстань між складовими фрагментами.
Кільцеві частинки
Вчені використовують загальний термін "частинки" для позначення складових планетної кільцевої системи. Хоча «частинка» передбачає щось дуже маленьке, найбільші об’єкти в кільцях Сатурна - це значні скелі або шматки льоду - часто багато метрів у поперечку. Тут присутній цілий спектр розмірів частинок, від цих великих предметів до пилових зерен. Кількість частинок заданого розміру в приблизному вираженні обернено пропорційна масі частинок: Іншими словами, дрібних частинок більше, ніж великих частинок.
Скільки має значення у кільцях?
Щільність кілець Сатурна значно варіюється: це одна з причин очевидного переплетення кілець. Найпростішим параметром для прямого розрахунку є поверхнева щільність, виміряна в грамах на квадратний сантиметр. Це можна розділити на товщину кільця, щоб отримати об'ємну щільність в грамах на кубічний сантиметр. Ще однією властивістю, яку можуть виміряти вчені, називається оптична глибина, яка вказує на те, наскільки непрозорими або прозорими є кільця. Оптична глибина - це функція поверхневої щільності та розміру частинок, тому останню можна визначити - навіть якщо вона не спостерігається безпосередньо - з вимірювань щільності та оптичної глибини.
Відстань між частинками кільця
Порівняно з більшістю інших астрономічних об'єктів, частинки льоду та гірських порід у кільцях Сатурна надзвичайно тісні. В середньому близько 3 відсотків від загального обсягу диска займають тверді частинки, а решта - порожній простір. Це може здатися невеликим, але це означає, що типовий поділ між частинками лише трохи перевищує їхній середній діаметр. Якщо припустити, що значення останнього становить 30 сантиметрів, гірські породи знаходитимуться на відстані одного метра один від одного. Однак жорсткого правила не існує, через зміни щільності між кільцями та широкий спектр розмірів частинок.
Близькі зустрічі
Безпосередня близькість кільцевих частинок одна до одної означає, що зіткнення між ними трапляються досить часто, що призводить до розсіювання кінетичної енергії. Сукупний ефект незліченних зіткнень у минулому можна побачити в бритвеподібній тонкості диска та близькій круговості орбіт частинок. Окрім фізичних зіткнень, частинки взаємодіють між собою гравітаційно, а також із самим Сатурном та його численними супутниками. Багато тонкої структури, яка спостерігається в кільцях Сатурна, можна пояснити такими гравітаційними взаємодіями.
