Mi a hidrosztatikus egyensúly?

Azt mondják, hogy egy folyadék, amely lehet gáz vagy folyadék, hidrosztatikus egyensúlyban van, amikor a gravitáció által gyakorolt lefelé mutató erőt egy felfelé irányuló erővel kiegyenlítik.Például a Föld légkörét gravitációval lefelé húzza, de a felszín felé a levegőt a fenti levegő súlya összenyomja, így a levegő sűrűsége a légkör tetejétől a Föld felületéig növekszik.Ez a sűrűségkülönbség azt jelenti, hogy a légnyomás a magassággal csökken, így az alulról való felfelé irányuló nyomás nagyobb, mint a fenti lefelé irányuló nyomás, és ez a nettó felfelé irányuló erő kiegyensúlyozza a gravitációs erőt, miközben a légkört többé -kevésbé állandó magasságban tartja.Ha egy folyadékmennyiség nem hidrosztatikus egyensúlyban van, akkor összehúzódnia kell, ha a gravitációs erő meghaladja a nyomást, vagy akkor bővül, ha a belső nyomás nagyobb.

Ez a koncepció hidrosztatikus egyensúlyi egyenletként fejezhető ki.Általában dp/dz ' −gρ -ként állítják be, és a hidrosztatikus egyensúlyban nagyobb térfogaton belüli folyadékrétegre vonatkozik, ahol a dp a rétegben lévő nyomásváltozás, a DZ vastagsága, G az esedékes gyorsulás.a gravitációhoz és ρ a folyadék sűrűsége.Az egyenlet felhasználható például a bolygó atmoszféráján belüli nyomás kiszámításához egy adott magasságban a felület felett.Nyomása növekszik a központ felé.A összehúzódás addig folytatódik, amíg a belső gravitációs erővel megegyező külső erő nem lesz.Általában ez az a pont, amikor a középpontban lévő nyomás annyira nagy, hogy a hidrogénmagok összeolvadnak, hogy héliumot termeljenek egy olyan nukleáris fúziónak nevezett folyamatban, amely hatalmas mennyiségű energiát bocsát ki, és csillagot szül.A kapott hő növeli a gáz nyomását, és kifelé fordul a belső gravitációs erő kiegyensúlyozására, hogy a csillag hidrosztatikus egyensúlyban legyen.A gravitáció növekedése esetén, talán több gázba esik a csillagba, a gáz sűrűsége és hőmérséklete is növekszik, nagyobb nyomást gyakorolva és fenntartva az egyensúlyt.Évek, de végül elfogynak a hidrogénből, és fokozatosan nehezebb elemeket kezdenek összeolvadni.Ezek a változások ideiglenesen kiszorítják a csillagot az egyensúlyból, és tágulást vagy összehúzódást okoznak, amíg új egyensúlyt nem állapít meg.A vasat nem lehet nehezebb elemekbe olvadni, mivel ehhez több energiát igényelne, mint amennyit a folyamat eredményezne, tehát ha az összes csillag nukleáris üzemanyag végül vasré alakul, akkor további fúzió nem fordulhat elő, és a csillag összeomlik.Ez hagyhat szilárd vasmagot, neutroncsillagot vagy fekete lyukat, a csillag tömegétől függően.Fekete lyuk esetén egyetlen ismert fizikai folyamat sem hozhat elegendő belső nyomást a gravitációs összeomlás leállításához, így a hidrosztatikus egyensúly nem érhető el