Насколько толстыми могут быть планетарные кольца?

Это возникло из комментария на Worldbuilding .

У нас есть данные о четырех планетах в Солнечной системе с кольцами, что не позволяет получить очень хороший размер выборки. Наблюдения за экзопланетами могут изменить это, но я ожидаю, что пока любой ответ будет просто теоретическим.

Насколько толстыми могут быть планетарные кольца? Я предполагаю, что это будет зависеть от количества материала, но я не знаю.

Существует объяснение того, почему кольца сглаживаются здесь . Общий механизм состоит в том, что частицы сталкиваются и получают очень равномерный импульс. Таким образом, любая установка, дающая необычайно толстые кольца, по сути является «обманом».

Вот несколько способов:

Лунные волны могут вызывать спиральные волны в кольцах, придавая им больше структуры в направлении z. Те из них, которые известны в кольцах Сатурна, имеют амплитуду мод всего 10-100 м, но большие Луны могут легко увеличить это.

Другой способ - просто иметь массивные кольца. Тогда они не могут стать более сплющенными, так как больше нет пустого пространства для удаления.

Наклонное кольцо относительно орбиты Планет вокруг звезды будет испытывать приливные силы, пока радиус колец составляет некоторую заметную долю орбитального радиуса планеты. Из контекста, который вызвал вопрос, это не подходящий механизм, хотя наряду с возможностью иметь настолько низкую плотность, что столкновения частиц редки.

Тем не менее, более перспективным:

Гало кольцо Юпитера оценивается приблизительно в 12500 км толщиной (примерно такой же , как диаметр Земли), и очень мелкая пыль удерживается от конденсации в диск с помощью обоих магнитных полей Юпитера, и итераций с Галилеянином Спутники.

У нас в Солнечной системе четыре планеты с кольцами, поэтому размер выборки довольно мал. Применяя некоторую статистическую методологию с малым размером выборки, в данном случае необычное применение немецкой проблемы танков , мы можем дать приблизительную, но реалистичную максимальную толщину кольца:

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

$m$$k$

Немного изменив, чтобы получить нецелую версию, которая имеет некоторый смысл, мы получаем:

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

Ни в коем случае не очень определенный предел, но по крайней мере о том, что можно получить из того, что мы знаем.

Они должны быть только почти идеально плоскими. Если вы попытаетесь добавить материал вне главной оси, из-за механики орбиты он упадет к плоскости колец, а затем, когда он станет ближе, гравитационное затухание со временем уменьшит его колебания.

Имеет ли это смысл?