¿Los anillos alrededor de Saturno viajan más rápido que el planeta para permanecer en órbita?

¡Principalmente!

El planeta Saturno gira bastante rápido considerando que es mucho más grande que la Tierra. Un día en Saturno es de 10 horas y 14 minutos. Con un radio de 60,300 kilómetros y una circunferencia de 378,876 kilómetros, el cinturón ecuatorial se mueve a 10.28 kilómetros por segundo (¡eso es 23,000 millas por hora!).

Las diferentes partes del anillo giran a diferentes velocidades. Cuanto más cerca de Saturno, más rápido se mueven las partículas del anillo, y dado que tienen una distancia más corta para hacer una revolución, su tiempo orbital es mucho más corto. La ecuación para la velocidad orbital es V = 29.4 / √R donde:

V es la velocidad de rotación en kilómetros por segundo y R es la relación de la distancia de la partícula del anillo desde el centro de Saturno al radio de Saturno

El anillo más cercano es la parte interna del anillo D, que se encuentra a solo 6,600 kilómetros sobre la superficie, o 66,900 kilómetros del centro del planeta. Así:

V = 29.4 / √ (66900/60300) = 29.4 / √1.109453 = 29.4 / 1.053306

V = 27.91 kilómetros por segundo

lo que da un período de rotación de 4 horas y 11 minutos. Por lo tanto, las partículas del anillo interno orbitan más rápido que la superficie.

Resulta que a una elevación de 121,460 kilómetros sobre el centro o 61,160 kilómetros sobre la superficie del planeta, las partículas del anillo tienen exactamente el mismo período orbital que la superficie, por lo que un observador en la superficie siempre tendría la misma partícula del anillo arriba él. Sin embargo, debido a que la partícula tiene que ir mucho más lejos en su órbita, su velocidad es más rápida a 20.72 kilómetros por segundo.

El anillo principal más externo es el anillo F a 140.300 kilómetros del centro del planeta. Las partículas del anillo orbitan aquí en 12.7 horas, más lento que la superficie. Pero la velocidad en kilómetros por segundo es más rápida a 19.27424.

El anillo más externo de todos es el anillo Phoebe a hasta 13 millones de kilómetros del centro. Estas partículas tardan hasta 472 días en una órbita y se mueven a una velocidad de 2 kilómetros por segundo. Al igual que la luna para la que se nombra el anillo, las partículas giran en la dirección opuesta a todos los otros anillos y su órbita está inclinada a 27 grados con respecto al ecuador de Saturno.

Esta respuesta es larga y complicada porque Saturno es grande, hermoso y complicado.

Cuanto más lejos esté un objeto del centro de gravedad, más rápido debe ir para permanecer dentro del tirón. Entonces los anillos viajan más rápido que la rotación del planeta. En cuanto a comparar la velocidad del planeta que orbita el sol con la velocidad de los anillos que orbitan el planeta, eso se reduce a la relatividad. Si se compara la órbita de la Tierra con la velocidad de Saturno, suena alrededor de Saturno. Se podría decir que la Tierra viaja a unas 66,000 mph y los anillos de Saturno a aproximadamente 1,100 mph. Aunque relativa a la velocidad orbital de Saturno, la velocidad orbital de Saturno es de 22,000 mph.

Las partículas que forman los anillos orbitan a Saturno a una velocidad que depende de su distancia desde el centro de Saturno. Cada órbita (circular) tiene una cierta velocidad orbital que depende de la distancia desde el centro de Saturno. Cuanto más lejos de Saturno, más lenta es la velocidad orbital. La velocidad de rotación de Saturno sobre su eje no figura en él. La velocidad de rotación de Saturno es independiente de las velocidades de partículas del anillo.