Wie dick können Planetenringe sein?

Dies ergab sich aus einem Kommentar zu Worldbuilding .

Wir haben Daten von vier Planeten im Sonnensystem mit Ringen, was keine sehr gute Stichprobengröße ergibt. Beobachtungen von Exoplaneten könnten das ändern, aber ich gehe davon aus, dass jede Antwort vorerst nur theoretisch sein wird.

Wie dick können Planetenringe sein? Ich nehme an, es würde von der Menge des Materials abhängen, aber ich weiß es nicht.

Es gibt eine Erklärung dafür , warum Ringe abflachen hier . Der allgemeine Mechanismus besteht darin, dass Partikel kollidieren und einen sehr gleichmäßigen Impuls erhalten. Somit ist jede Einstellung, die ungewöhnlich dicke Ringe ergibt, im Wesentlichen "Betrug".

Hier sind einige Möglichkeiten:

Monde können spiralförmige Wellen in den Ringen verursachen, wodurch sie in z-Richtung strukturierter werden. Diejenigen, die in Saturns Ringen bekannt sind, haben eine Modenamplitude von nur 10-100 m, aber größere Monde können dies leicht erhöhen.

Ein anderer Weg ist einfach, massive Ringe zu haben. Dann können sie nicht mehr abgeflacht werden, da es keinen leeren Raum mehr zum Entfernen gibt.

Ein geneigter Ring im Verhältnis zur Umlaufbahn der Planeten um den Stern wird Gezeitenkräften ausgesetzt sein, solange der Radius der Ringe einen nennenswerten Bruchteil des Umlaufradius des Planeten ausmacht. Aus dem Kontext, der die Frage aufgeworfen hat, ist dies jedoch kein geeigneter Mechanismus, zusammen mit der Möglichkeit, dass die Dichte so gering ist, dass Partikelkollisionen selten sind.

Vielversprechender jedoch:

Der Halo-Ring des Jupiter ist schätzungsweise 12500 km dick (ungefähr derselbe wie der Durchmesser der Erde) und es wird sehr feiner Staub davon abgehalten, sich sowohl durch die Magnetfelder des Jupiter als auch durch Iterationen mit dem Galiläer zu einer Scheibe zu kondensieren Monde.

Wir haben vier Planeten mit Ringen im Sonnensystem, daher ist die Stichprobengröße recht klein. Mit Hilfe einer statistischen Methode für kleine Stichproben, in diesem Fall einer ungewöhnlichen Anwendung des deutschen Panzerproblems , können wir eine grobe, aber realistische maximale Ringdicke angeben:

$$N \approx m+\frac{m}{k}-1$$

$m$$k$

Leicht modifiziert, um eine nicht ganzzahlige Version zu erhalten, die Sinn macht, erhalten wir:

$$\text{max}_{\text{thickness}} \approx 12500 \; \mathrm{km}+\frac{12500 \; \mathrm{km}}{4} \approx 16000 \; \mathrm{km}$$

Auf keinen Fall eine ganz bestimmte Grenze, aber zumindest darüber, was man aus dem, was wir wissen, gewinnen kann.

Sie sollten nur fast vollkommen flach sein. Wenn Sie versuchen, Material außerhalb der Hauptachse hinzuzufügen, fällt es aufgrund der Umlaufbahnmechanik in Richtung der Ringebene, und wenn Sie näher dran sind, verringert die Schwerkraftdämpfung die Schwingung mit der Zeit.

Hat das Sinn ergeben?