Vành đai Sao Thổ
Các đặc tính vật lý

Các vành chính đậm đặc mở rộng từ 7.000 km đến 80.000 km tính từ đường xích đạo của Sao Thổ, với bề dày của chúng được ước lượng là từ 10 mét tới 1 kilômét, và có thành phần tới 99,9% là băng nước thuần túy và một chút ít các tạp chất gồm tholin hoặc silicate. Các vành đai chính chứa chủ yếu các hạt có kích cỡ từ 1 xentimét đến 10 mét.
Tổng khối lượng của vành đai Sao Thổ vào khoảng 3 x 1019 kg. Đây là một khối lượng nhỏ so với khối lượng của Sao Thổ (nó chỉ bằng 50 phần tỷ) và chỉ hơi nhỏ hơn khối lượng của vệ tinh Mimas. Hiện tại có những ý kiến cho rằng, mặc dù chưa được xác nhận, sự ước lượng trên là hơi thấp bởi vì có sự kết thành nhóm trong các vành và khối lượng tổng cộng có thể cao gấp ba lần con số đã ước tính.
Trong khi những khoảng hở lớn nhất trong vành đai, như Ranh giới Cassini và Khoảng hở Encke, có thể quan sát trực tiếp từ Trái Đất, thì các tàu vũ trụ Voyager đã khám phá ra rằng vành đai có cấu trúc phức tạp với hàng nghìn khoảng hở và vòng đai xen kẽ. Cấu trúc này được cho là xuất hiện từ một số cách thức khác nhau, với lực hút hấp dẫn từ các vệ tinh của Sao Thổ. Một số khoảng hở rất dễ phân biệt do sự có mặt của một số vệ tinh tự nhiên nhỏ trong khoảng hở này, như vệ tinh Pan, cũng nhờ quan sát các khoảng hở này mà nhiều vệ tinh nhỏ khác đã được khám phá, và rất nhiều vành đai dường như được duy trì bởi lực hấp dẫn của các vệ tinh nhỏ (như trường hợp của Prometheus và Pandora duy trì sự ổn định cho vành F).[cần dẫn nguồn] Những khoảng hở khác xuất phát từ sự cộng hưởng giữa chu kỳ quỹ đạo của các hạt trong khoảng hở với những vệ tinh lớn hơn ở bên ngoài; Mimas duy trì Ranh giới Cassini theo cách này.
Dữ liệu từ tàu thăm dò Cassini cho thấy các vành đai Sao Thổ cũng có khí quyển riêng của chúng, độc lập với khí quyển của hành tinh mẹ. Bầu khí quyển này có thành phần từ khí phân tử oxy (O2) được tạo ra khi các tia cực tím từ Mặt Trời tương tác với băng nước của vành đai. Các phản ứng hóa học giữa các mảnh phân tử nước, sau nữa là được các tia cực tím kích thích tạo ra và giải phóng vào môi trường xung quanh các khí O2. Theo các mô hình về bầu khí quyển này, H2 cũng có mặt. Các phân tử O2 và H2 trong khí quyển rất thưa thớt do đó nếu nén toàn bộ khí quyển lại lên vành đai thì nó chỉ dày bằng 1 nguyên tử. Vành đai cũng có khí quyển với các phân tử OH (hidrôxít) thưa thớt. Giống với O2, các phân tử này được tạo ra nhờ sự phân hủy của những phân tử nước, mặc dù trong trường hợp này năng lượng phân hủy có được từ các ion năng lượng cao bắn phá vào phân tử nước, và các ion này thoát ra từ vệ tinh của Sao Thổ là Enceladus. Lớp khí quyển này, mặc dù cực kỳ thưa thớt, được xác định từ Trái Đất nhờ kính viễn vọng không gian Hubble.
Sao Thổ hiện lên với những phần có độ sáng phức tạp khác nhau. Hầu hết sự biến đổi độ sáng là do sự thay đổi hướng của vành đai, và điều này xảy ra hai lần trong một chu kỳ quỹ đạo. Tuy nhiên, sự xếp chồng trên biến đổi này do độ lệch tâm của quỹ đạo hành tinh làm cho bắc bán cầu của hành tinh sáng hơn so với nam bán cầu.
Năm 1980, Voyager 1 bay ngang qua Sao Thổ và gửi về dữ liệu cho thấy Vành F do ba vành hẹp hợp lại với cấu trúc viền phức tạp; bây giờ các nhà thiên văn biết rằng hai vành ngoài của Vành F chứa những cục, nút thắt xoắn lại và những cụm làm cho hiện lên hình dạng viền, với độ sáng nhỏ hơn vành đai thứ ba ở bên trong (xem thêm Vành F ở dưới).
Những bức ảnh mới về các vành đai chụp trong ngày 11 tháng 8 năm 2009 ở lúc điểm phân của Sao Thổ bởi tàu không gian Cassini của NASA đã chỉ ra rằng các vành đai mở rộng nhiều ra bên ngoài mặt phẳng danh nghĩa của vành đai ở một số vị trí. Sự mở rộng này đạt tới độ dày 4 km tại biên giới của Khoảng hở Keeler, do sự quay ngoài mặt phẳng vành đai của vệ tinh Daphnis, vệ tinh đã tạo ra khoảng hở này.