¿Por qué los anillos de Saturno son tan delgados?

Mire esta imagen (de APOD https://apod.nasa.gov/apod/ap110308.html ):Los anillos de Saturno en APOD

Supongo que las rocas dentro de los anillos se aplastan entre sí. Debajo de la imagen hay una nota que dice que los anillos de Saturno tienen alrededor de 1 km de espesor.
¿Es un fenómeno explicado?

Respuestas (3)

Parece haber una explicación conocida. Cito de Composición, Estructura, Dinámica y Evolución de los Anillos de Saturno , Larry W. Esposito (Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2010.38:383-410):

[La] rápida tasa de colisión explica por qué cada anillo es un disco casi plano. Comenzando con un conjunto de órbitas de partículas en órbitas excéntricas y mutuamente inclinadas (por ejemplo, los fragmentos de una pequeña luna rota), las colisiones entre partículas disipan energía pero también deben conservar el momento angular general del conjunto. Por lo tanto, la velocidad relativa se amortigua y el disco se aplana después de solo unas pocas colisiones a un conjunto de órbitas circulares casi coplanares.

Creo que la clave es que las partículas en un anillo grueso no se moverían en planos paralelos sino que tendrían trayectorias inclinadas, colisionando todo el tiempo y perdiendo su energía muy rápido.

El punto tan esencial, en mi opinión, es que es una cuestión de condiciones iniciales. La imagen que estás señalando comienza con "fragmentos de luna pequeña destrozada" y es lo mismo para el comentario de anna v arriba. Me gustaría esperar a que aparezcan algunas respuestas aquí, pero estoy dispuesto a aceptar su respuesta aquí.
En las colisiones inelásticas entre las partículas del anillo se conserva el momento angular pero se pierde energía cinética. Entonces, el eje de rotación final de los anillos está dado por su momento angular inicial, pero es la evolución dinámica de los anillos lo que los hace planos y delgados.
Yo añadiría que también hay que tener en cuenta las mareas: el aumento paulatino del momento angular de los anillos debido a las mareas que inducen los anillos en Saturno. No se trata solo de colisiones, porque las órbitas se expandirán diferencialmente, dependiendo de la masa de los escombros, lo que contribuirá al adelgazamiento.

Si se pudiera suponer que el anillo es una distribución continua de masa, podríamos intentar minimizar la energía total del sistema (energía propia + energía de interacción con Saturno). Estas dos condiciones, junto con la condición de que la masa total del disco es una constante, nos dejarían (creo) con una geometría única (radio interior y exterior, grosor).

EDITAR: Algunas búsquedas en Google dieron este artículo: http://dx.doi.org/10.1016/0019-1035(79)90084-8

Es una idea inteligente pero demasiado simple y vaga. Me gustaría saber por qué la estructura interna de los anillos, es decir, la dispersión, no destruye su grosor, y el modelo continuo probablemente esté equivocado aquí. Tenga en cuenta también aquí que no está claro si la energía es el único enlace posible aquí: hay momento angular, posible entropía, tal vez perturbaciones de otras lunas de Saturno, etc. Por ejemplo, considere la Tierra y sus satélites artificiales: no forman "anillos" en forma natural, por lo que probablemente la idea de que la mineralización de la energía es suficiente es demasiado simple: tiene al menos condiciones iniciales más probadas.
@kakaz Estoy de acuerdo, pero ¿cómo sabría a qué parámetro se le debe dar más importancia?
@mnnttl: por experimentos numéricos, por ejemplo. No se puede explicar algo simplemente asumiendo otras cosas. Debe haber una evidencia para cierta suposición: la energía suele ser una noción muy general y, por lo tanto, funciona, pero generalmente no es suficiente por sí sola para proporcionar un modelo correcto; consulte la termodinámica, por ejemplo.

Los anillos se han formado donde están porque allí hay mayor gravedad. La razón es la forma del gigante gaseoso. Está lejos de ser circular. Es más ancha en su ecuador. La fuerza centrípeta provoca un ecuador más grueso. Por lo tanto, debido a que el grosor es mucho mayor en el ecuador, la gravitación en el ecuador es mayor que en los polos. Hay más masa tirando de ti hacia abajo en ese punto. Las partículas de los anillos caen en un pozo de gravedad.

Esta explicación es evidente porque, como se puede ver en la foto de arriba, los anillos son increíblemente delgados y están PERFECTAMENTE alineados con el ecuador.

Compara la razón por la cual la luna solo nos muestra una cara. Debe tener más masa en un lado. Es como un barco flotando en el océano. El barco tiene más masa en su casco que la gravedad tira hacia el agua.

En los gigantes gaseosos, dado el tiempo, cada asteroide se ha abierto camino hacia el ecuador. Me imagino que siendo un asteroide, se necesitaría mucho tiempo, tal vez miles de años y colisiones para lograr una presencia tan delgada. ¡Aunque es muy hermoso!

Algunas cifras para apoyar este argumento serían útiles.
de alguna manera es una intuición correcta: los peldaños no se pueden formar alrededor de, digamos, 2/3 del planeta, tiene que estar en el ecuador. Así que gracias por señalar esto. Pero eso no significa que deban ser tan gruesos en realidad. Puede parecer inocente, pero la explicación requiere un enfoque de física estadística en mi opinión.
¿Por qué los anillos de Saturno son tan delgados?
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