Pourquoi les anneaux de Saturne ont-ils des "trous" ?

Regardez bien les anneaux de Saturne en gros plan: il apparaît des bandes noires au milieu des anneaux. Ces bandes sont appelées divisions. La plus grande est celle de Cassini, la seconde plus grande celle d'Encke.

L'origine de ces divisions, ou absences de poussières et cailloux en orbite autour de la planète, vient du fait que ces orbites-ci sont instables. Si vous placiez un satellite sur cette orbite, il en serait expulsé par interaction gravitationnelle avec d'autres satellites.

Ce phénomène est appelé résonance gravitationnelle ou résonance orbitale. Il se produit lorsque le satellite sur l'orbite instable possède une période T1 dont le rapport avec la période T2 d'un autre satellite est une fraction d'entiers (2/3, 3/4, 1/2,...)

Par exemple, si un satellite A fait le tour de Saturne pendant un temps T1 (appelé sa période) et qu'un satellite B fait le tour de la planète en 2 T1, les deux sont en résonance 2:1 .

Nous avons alors la configuration suivante qui se répète inlassablement.

A chaque fois que les satellites A et B sont au plus proche l'un de l'autre, ils se donnent mutuellement une accélération gravitationnelle. Ce phénomène est périodique, comme lorsque vous poussez une balançoire toujours au même moment. L'ajout successif de ces accélérations permet soit de déstabiliser un des deux satellites soit de le stabiliser.

Dans le cas des anneaux de Saturne, cela déstabilise le satellite et crée une division.

Nous ne confondrons pas avec les rainures noires très fines qui abondent les anneaux de Saturne et qui sont dues à la présence d'un astéroïde/satellite qui nettoie simplement son orbite.