Les anneaux de Saturne...

[pokpokpok]

Pourquoi est-ce que les particules, qui forment les anneaux de Saturne, sont-elles toutes situées sur un même disque ?
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[Astrocosmos]

à cause de la gravité: si elles s'approchent trop elles tombent ( )

[Astrocosmos]

et si d'autres avaient été sur des orbites différentes elles ont été attirées vers l'orbite sur laquelle il y avait plus de poussière


ou ça vient peut être de l'origine des anneaux (toujours inconnue je crois)

[pokpokpok]

d'accord, donc à un moment, y'a eu un satellite plus gros que les autres, et les autres satellites, qui ne tournaient pas forcément autour du même axe, se sont petit à petit rapprochés pour ne former qu'un anneau ? enfin, je crois que y'a plusieurs anneaux, mais c'est une autre histoire...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Astrocosmos]

quand on parle de plusieurs anneaux c'est plusieurs parties sur le même disque; par exemple les deux parties séparées par la limite de Cassini...

[invite1fc21400]

Je crois -s'en en être sûr :? - que le fait que les anneaux de Saturne forment un disque est due à la rotation de Saturne autour de lui même. Il est possible que Saturne "force" les poussières satellites à tourner autour du même axe que sa rotation propre. un peu comme le plan de rotation des galaxies autour d'un trou noir central. Se souvenir que les planètes du système solaire tournent elles aussi quasiment toutes dans le même plan (de l'écliptique).
Cependant je ne vois pas qu'elle loi physique pourrait ordonner cela; il faudrait voir aussi comment se sont formé les anneaux.
note:Les anneaux tournent dans le même sens que Saturne, les poussières tournent plus vite à l'intérieur des anneaux qu'à l'extérieur (cf loi de Kepler sur les aires).

[Astrocosmos]

Cependant je ne vois pas qu'elle loi physique pourrait ordonner cela

Le champ magnétique

[alaink]

Il s'agit d'un effet de la force centrifuge générée par la rotation autour de l'axe de rotation de Saturne.

En effet, supposons qu'a un moment donné les poussieres soient uniformement reparties autour de Saturne (comme une "coquille").
C'est l'energie cinetique de ces poussiere qui determine leur altitude par rapport à la Saturne. On peut considerer que chaque particule de poussiere de la "coquille" a la meme energie, sinon elles seraient a des altitudes differentes.

Ces particules se mettent à tourner en synchronisme avec Saturne (effets de marée?), bref elles se mettent en rotation autour de l'axe de la planete.
La force centrifuge, perpendiculaire à l'axe de rotation, qui s'exerce alors sur elles, additionnée à la gravité va les rassembler dans le plan equatorial (un schéma avec les vecteurs de force serait plus clair...)

C'est pour ainsi dire une "position d'equilibre" des particules.

[invite1fc21400]

ouai... reste à savoir pourquoi les poussières tournent autour du même axe que celui de Saturne

[invitefae0b27c]

Personnellement, j'imagine sans problème que les anneaux se sont formés au même moment que la planète (c'est sans aucun fondement, juste mon imagination).
Tout commence par un gros nuage de poussières en rotation sur lui-même. Par l'effet de la gravité, les poussières les plus lourdes se rassemblent au centre et forment la planète proprement dite. Les plus légères sont éjectées par la force centrifuge et dispersées dans le vide.
Celles qui restent en orbite se regroupent sur le plan de l'équateur.
La raison pour laquelle il n'y en a pas hors de ce plan est simple : rien ne peut rester en orbite sans tourner autour du centre de gravité de la planète. Si on tourne autour de l'axe de rotation de la planète sans tourner autour de son centre de gravité, l'équilibre entre force de gravitation et force centrifuge est perdu (les deux vecteurs forment un angle, la somme des deux est une force intermédiaire non nulle qui nous ramène vers le plan comprenant le centre de la planète*). Comme j'ai supposé au début que toutes ces particules (y compris celles qui constituent la planète) provenaient du même nuage de poussière originel, tout le monde tourne sur le même axe et donc le seul plan qui fasse l'affaire (contenant le centre de gravité de la planète) est celui de l'équateur. CQFD.

Mon petit scénario vous convient-il ?
Ca me semble convaincant, mais n'étant pas spécialiste, j'ai peut-être débité des énormités plus grosses que moi. Que les érudits me pardonnent et veuillent bien m'éclairer de leurs lumières.

MKBJ, astronome en culotte courte.

* : tout bien réfléchi, je me demande si ce n'est pas ça qu'on appelle l'effet gyroscope, comme les roues d'un vélo qui, en tournant, lui permettent de rester debout.

[pokpokpok]

Merci pour toutes les réponses !

En fait, je me souviens que j'ai un Hors-Série "Pour la science" ( je sais pas s'il y a le droit de citer des noms ? ) qui parle entre autre de ça.
J'avais pas eu le courage d'aller jusqu'au bout... :?
je le relis et quand j'ai le temps je mets ce que j'en ai retenu !

[invite1fc21400]

La réponse de M. Kiwi Blanc-Jaune me parrait tout à fait convaincante 8)
maintenant il faudrait savoir si les anneaux se sont vraiment formés en même tant que la planète... Pourquoi aussi seraient-ils si importants par rapport à ceux des autres planètes du système solaire N'y aurait-il pas une possibilté qu'ils soient nés d'une naissance violente
Bon ça fait pas mal de questions dont je n'ai aucun élément de réponse...

[Goulou]

La solution de MKBJ me parait plutôt improbable (quoique possible, en astrophysique, comme le disait notre maître André Brahic : rien n'est faux, mais seules certaines choses sont vraies, ou quelque chose comme ca, j'ai entendu ca il y a longtemps)

Pour avoir un peu étudié les anneaux de Saturne, et la rotation de la lune autour de la Terre (ca a un rapport, si si, je vous assure), j'ai en gros retenu come hypothèse la plus probable de formation des anneaux la désintégration d'un satellite.
En effet, si un satellite se forme autour de Saturne, et que pour une raison quelconque, il est amené à tourner sur une orbite trop basse (en dessous de la "limite de Roche"), il se désintègre (à cause des forces, du même type que celles de marée, qui deviennent trop fortes).

En étudiant la rotation de la lune autour de la Terre, "j"'ai démontré (pas tout seul...) que si celle-ci ne tournait pas dans le plan de l'écliptique (plan contenant le Soleil et dans lequel la terre tourne autour de lui), elle s'écraserait lamentablement sur la Terre au bout d'une 50aine de rotations.
Je pense qu'il en est de même pour les anneaux : la perturbation du soleil les amène à tourner dans le plan "Saturnien", sans quoi ils seraient voués à une mort certaine.... Bien sûr, la force de gravitation exércée par le soleil à cette distance et sur des légères particules est bien plus faible que dans le cas de la lune, cependant, étant données les echelles de temps en jeu (j'ai donné le nombre de 50 rotations, ce qui est infiniment ridicule), on peut supposer que les résultats sont les mêmes pour les anneaux.

Goulou.

[pokpokpok]

salut goulou,
c'est à quel occasion que t'as étudié ça ?
et t'es en prépa quoi ? ( c'est ça qui m'attends l'année prohaine... )

[Goulou]

J'étais cette année en MPSI, je passe l'an prochain en MP*, au lycée Blaise Pascal à Orsay.

J'ai étudié ca dans le cadre des TIPE (en sup, ils sont pas obligatoires, mais c'est en gros 1 entraînement à la spé). le coup des anneaux de Saturne, c'est le TIPE d'un ancien élève de mon prof de maths, et le truc de la lune, c'est un premier sujet que j'ai eu, avant de changer pour quelque chose qui n'avait pas grand chose à voir.
Les démonstrations pour le cas de la lune, c'est assez compliqué, car c'est dû aux perturbations du soleil : comme on ne sait pas théoriquement résoudre le problème à trois corps, il faut utiliser des méthodes dites de "moyennisation"...

Voilà voilà...
A bientôt!

Goulou

[DonPanic]

Personnellement, j'imagine sans problème que les anneaux se sont formés au même moment que la planète (c'est sans aucun fondement, juste mon imagination).

C'est une hypothèse minoritaire.
L'argument principal contre cette hypothèse
est que dans le cas où les anneaux
se formeraient en même temps que les planètes,
alors toutes les géantes gazeuses devraient en avoir,
et on devrait trouver des lois de proportionnalité de taille de disque
avec les masses desdites planètes.

D'une part, un planétésimal vagabond
a pu entrer en collision avec Saturne
qui a satellisé ses débris

D'autre part, dans un système planéte-satellites,
existe une tendance à l'homogénisation des vitesses orbitales des satellites :
l'ensemble des intéractions gravitationnelles des satellites
tend à aligner leur vitesse orbitale,
les satellites les plus proches sont légèrement freinés,
et se rapprochent lentement de la planète
alors que les satellites les plus lointains
se trouvent symétriquement accélérés
et s'éloignent de la planète.
Tout le système planétaire conservant la même énergie cinétique.

Ce mécanisme est d'autant plus efficace
que la masse des planétoides satellites
se trouvant soit à proximité de la planète, soit à la périphérie du système, est faible par rapport à la masse d'ensemble des satellites.

Il rend plus probable la théorie d'une dislocation de planétésimal
poussé par le mouvement d'ensemble du système satellitaire
dans la zone limite de Roche de la planète.

Et il semble que Io soit ainsi insensiblement poussé vers la limite de Roche de Jupiter,
et que d'ici quelques centaines de millions d'années,
Io se disloque en faisant à Jupiter un super système d'anneaux,
mais attention à la gerbe d'éclats centrifugés presque pil poil dans le plan de l'écliptique :
pluie de météorites dans tout le système solaire !

Mise en place d'une balise de fermeture, Damon

[DonPanic]

Sans oublier qu'un système satellitaire
peut être soumis à des perturbations chaotiques^peut-être de nature à destabiliser un satellite et l'expédier vers la lanète

[DonPanic]

Pourquoi est-ce que les particules, qui forment les anneaux de Saturne, sont-elles toutes situées sur un même disque ?

Dans le cas où les anneaux de Saturne
seraient les restes du disque d'accrétion de Saturne,
où se seraient formés ses satellites
la réponse serait que quand un nuage de poussières et de débris s'accrète,
la conservation des moments angulaires
accélère la rotation du nuage.
Plus il s'effondre rapidement rapidement
et plus vite il prend la forme d'un disque,
qui est l'équilibre maximal entre l'attraction gravitationnelle
et la force centrifuge créée par vitesse de rotation.

Dans le cas de la dislocation d'un planètésimal,
l'intéraction gravitationnelle des fragments
et entre eux-mêmes et avec le système de satellites
aurait vite ramené ces fragments
dans le plan équatorial de Saturne

[DonPanic]

Dernier point,
Xkuzzez, le sujet m'intéresse,

Pourquoi 1 seul planétésimal disloqué ?
La masse totale des anneaux de Saturne
est équivalente à Europe,
mais comme lors de la dislocation,
il y a eu des pertes,
ou bien c'est minimum 30% plus gros que ça qui a cassé,
ou il est possible d'imaginer
que plusieurs satellites ou planètésimaux
se sont abîmés
M'étonnerait à peine qu'y soit un peu cannibale, Saturne