thumb|300px|Saturno con sus característicos anillos. Un anillo planetario es un anillo de polvo y otras partículas pequeñas que gira alrededor de un planeta. Los más espectaculares y conocidos desde la época telescópica son los anillos de Saturno. Durante mucho tiempo se pensó que Saturno era el único planeta con anillos y su singularidad era un problema. Desde 1610, en que Galileo observa los anillos de Saturno, hasta que, en 1977, se descubren los anillos de Urano, transcurren 367 años en que los anillos de Saturno son un caso único en el sistema solar. Hoy se sabe que los cuatro planetas gigantes del sistema solar (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) y un centauro (Cariclo) poseen sus propios sistemas de anillos.
Júpiter tiene un sistema de anillos y Urano trece anillos discretos, al menos. El acercamiento de la Voyager a Neptuno en 1989 permitió comprobar que los anillos son ubicuos entre los planetas gaseosos gigantes del sistema solar exterior. Los anillos de Neptuno tal como aparecían vistos desde observaciones terrestres eran muy raros pues parecían compuestos de arcos incompletos, pero las imágenes del Voyager 2 mostraron anillos completos pero con trozos de distinta luminosidad que hacía que desde la Tierra sólo se observaran los arcos más luminosos. Se piensa que la influencia gravitatoria de la luna pastora Galatea y posiblemente algunas otras lunas pastoras no descubiertas son responsables de estos grumos en los anillos.
El acercamiento del vehículo espacial Voyager 2, el 25 de agosto de 1981, y de la sonda Cassini, que se puso en órbita de Saturno el 1 de julio de 2004, han permitido ver los anillos de Saturno de una forma nueva y que han sorprendido quizá tanto como al primero que los vio, hace de ello cuatro siglos. Hoy los anillos de Saturno se muestran con gran riqueza de detalles: bandas, radios y trenzados. Hay aspectos por explicar todavía.
La composición y tamaño de las partículas del anillo varía; pueden ser silicato o polvo helado (en cuatro de los planetas gigantes), y hielo de agua en el caso de Saturno. Los tamaños varían desde el tamaño de micrómetros al de piedras del tamaño de decenas de metros.
A veces los anillos tienen lunas pastoras, lunas pequeñas que giran en los bordes exteriores de anillos o dentro de los huecos en los anillos, siendo responsables de las divisiones. Su tamaño oscila entre el kilómetro y las decenas de km. Estos satélites están dentro del sistema de anillos del planeta y también están dentro del límite de Roche de Júpiter. Una luna dentro del límite de Roche sólo puede permanecer unida si la cohesión en ella supera la distinta fuerza de gravedad en dos partes diferentes del satélite, así pues tiene que ser compacto y pequeño. La gravedad de los satélites pastores sirve para mantener el borde exterior del anillo muy delimitado.
El origen de los anillos planetarios no se conoce, pero se piensa que son inestables y desaparecen en unos centenares de millones de años. Como resultado, los sistemas del anillo actuales deben ser de origen moderno, posiblemente formado de los desechos de un satélite natural que sufrió un impacto grande o de materia primigenia que estaba más cerca del planeta que el límite de Roche por lo que no se pudieron agregar para formar un satélite o se rompió por la gravedad de Saturno.
Características de los anillos planetarios Los anillos de Saturno, Urano, Júpiter y Neptuno comparten cierto número de propiedades: Están compuestos de miríadas de partículas en órbitas independientes. Se encuentran mucho más cerca del planeta padre que cualquiera de sus satélites principales; de hecho, el grueso de cada sistema de anillos se encuentra a una distancia de la superficie del planeta inferior a un radio planetario. Los anillos están situados en el plano ecuatorial del planeta; de hecho, casi toda la materia que constituye los anillos se halla confinada en una delgada región en ese plano. El sistema de anillos de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno tiene cierto número de pequeños satélites cerca o dentro de los anillos.
Cada sistema de anillos muestra sus propias peculiaridades: Los anillos de Júpiter tienen un anillo "brillante" que, en realidad, es muy débil y casi transparente. Hacia el interior del anillo se extiende un disco de partículas todavía más débil, que quizás alcanza hasta la atmósfera del planeta. Un halo de partículas confiere al sistema un espesor vertical de unos 20.000 kilómetros. Están constituidos por silicatos. Los anillos de Saturno tienen siete porciones importantes. Algunas de ellas están separadas de las porciones vecinas por espacios anulares más o menos vacíos; los bordes de los otros se caracterizan por cambios en la densidad de la distribución de partículas de anillos. Cada porción o sección se designa por una letra, que refleja no su distancia a Saturno, sino el orden en que se descubrieron o se postularon las secciones. Los anillos A y B están separados por la división de Cassini; el anillo A incluye la división de Encke. Las letras se asignaron a los anillos en el orden de su descubrimiento. Sólo los anillos principales (A, B y C) se ven fácilmente mediante telescopios situados en la Tierra. Están constituidos de hielo de agua a una temperatura tan baja que les hace comportar como roca. Los anillos de Urano tienen no menos de nueve anillos muy estrechos. Se detectaron desde la Tierra y se designan por números o letras griegas. Están constituidos de silicatos y son muy oscuros.
Procesos que dan forma a los anillos Choques en los anillos Explican el hecho de que los anillos se concentran en un delgado disco ecuatorial del planeta y que las órbitas de los corpúsculos que forman los anillos es circular en su mayor parte.
Todas las partículas de un sistema de anillos comparten un movimiento orbital común en torno al planeta: viajan en la dirección de la rotación de este. Los movimientos vertical y radial superpuestos al movimiento orbital de cada una de tales partículas no están sujetos a esa ligadura. De aquí que las partículas vecinas se muevan arbitrariamente en esas direcciones con respecto a las otras partículas; y así los choques resultan inevitables. Cuando las velocidades relativas aleatorias son grandes, como podría ocurrir en el caso de que los anillos fuesen una densa nube de partículas, se producen choques violentos, y aun cuando sean raros, se invierte una gran cantidad de la energía del movimiento relativo en calentar las partículas y deformar su estructura. La consiguiente pérdida de energía significa que las velocidades aleatorias decrecen rápidamente. El decrecimiento de la componente vertical de las velocidades conduce a un aplastamiento del sistema de anillos. Al propio tiempo, el decrecimiento en la componente radial conduce a órbitas más circulares. En resumen, un anillo grueso se convierte en un disco delgado y aproximadamente circular en una fase muy temprana de su historia.
No importa que las partículas del anillo hayan perdido casi todo su movimiento aleatorio: los choques continúan. La razón de ello es la siguiente: la fuerza gravitatoria ejercida por el planeta sobre las partículas de un anillo se debilita conforme aumenta la distancia desde el planeta, de modo que las partículas del anillo situadas a mayor distancia tardan más en completar su circunvalación en torno al planeta. Así, una de esas partículas cuya órbita esté ligeramente por dentro de la de una segunda partícula del mismo anillo llegará, con el tiempo, a alcanzarla y las dos chocarán si la separación radial que media entre ellas es menor que el diámetro de una partícula.
Es probable que el choque tenga lugar a una velocidad relativa de menos de un centímetro por segundo. Pero puede convertir una fracción del movimiento orbital circular de la partícula en movimiento vertical aleatorio. Los subsiguientes choques impedirán que las velocidades verticales de las partículas resulten muy violentas. Se alcanzará, por tanto, un régimen estacionario que determinará el espesor del anillo. Si las partículas tienen un amplio espectro de tamaños, las más pequeñas ganarán velocidad vertical, sobre todo, al ser desviadas gravitatoriamente en casi choques con otras partículas mayores. Pero perderán velocidad vertical por choque con otras partículas pequeñas, principalmente. Bajo estas condiciones, las pequeñas alcanzarán una extensión vertical de varias veces el tamaño de las partículas abundantes más grandes. En el caso de los anillos A y B de Saturno, sería de esperar que las pequeñas partículas ocupasen una extensión vertical de 10 a 100 metros. Mediciones realizadas en el curso de experimentos desde los Voyager indican que los anillos principales de Saturno tienen un espesor que no supera algunos cientos de metros. Este intervalo hace compatibles los espesores observados y predichos.
El choque de partículas vecinas convertirá también parte de su movimiento circular en movimiento radial. Los anillos se extenderán, pues, radialmente. Un anillo aislado y no sometido a acciones exteriores se expandirá hasta que las partículas que los componen se encuentren lo suficientemente alejadas entre sí para que los choques terminen por cesar. El anillo brillante de Júpiter puede haber alcanzado ese estado final; su anchura y opacidad, muy baja, pueden reflejar la expansión, inducida por los choques, de sus partículas mayores a lo largo de la vida del sistema solar.
Conducción gravitatoria mediante satélites pastores Los anillos de Saturno y Urano muestran, sin embargo, bordes muy marcados que limitan regiones densamente pobladas de partículas. Debe haber, por tanto, otros procesos que contrarresten la rápida expansión inducida por los choques. En esos procesos, los pequeños satélites inmersos en los anillos, o adyacentes a ellos, pueden desempeñar un papel importante. Ese "encarrilamiento" explica parte de la estructura en forma de bandas de los anillos de Saturno.
El campo gravitatorio de los satélites mayores y más distantes quizá sirva para encerrar algunos de los pequeños satélites locales en órbitas fijas e impedir de esa manera que se despedacen por causa de la interacción gravitatoria con las partículas del anillo situadas a su alrededor.
¿Cómo los satélites pastores producen la conducción gravitatoria o encarrilamiento de las partículas? Veamos como el satélite pastor limpia la zona por la que él circula.
thumb|350px|El satélite pastor acelera a la partícula exterior que sube a una órbita superior y frena a la interior que baja a una órbita más baja. Se abre así un camino cuya anchura depende de la masa del satélite pastor. Supongamos dos partículas representativas en órbita alrededor de un planeta una interior a un satélite pastor y otra exterior a dicho satélite. Según las leyes físicas, la partícula interior se mueve más rápidamente que el pequeño satélite, que, a su vez, lo hace más deprisa que la partícula exterior. Así, al pequeño satélite le está adelantando la partícula interior, al tiempo que él rebasa a la partícula exterior. Cada partícula es atraída hacia el satélite pastor por la acción gravitatoria de este; de ahí que la partícula interior es frenada por el satélite pastor mientras la exterior es acelerada por el satélite pastor. El tirón gravitatorio neto que el satélite ejerce sobre la partícula exterior tiene la dirección del movimiento orbital de esta partícula, que pasa, así, a una órbita más alta. A la inversa, el tirón que el pequeño satélite ejerce sobre la partícula interior se opone a la dirección del movimiento orbital, y esta partícula cae a una órbita más baja. En definitiva, el pequeño satélite limpia una banda a uno y otro lado de su trayectoria. Cuanto mayor sea la masa del satélite, más ancha será la banda.