Co to jest równowaga hydrostatyczna?
Równowaga hydrostatyczna to stan, w którym ciśnienie gazu lub plazmy w danej warstwie ciała niebieskiego dokładnie równoważy siłę grawitacji dążącą do ściśnięcia tej warstwy. Jest to fundamentalny warunek stabilności gwiazd, atmosfer planetarnych i struktur galaktycznych.
W gwiazdach równowaga hydrostatyczna oznacza, że gradient ciśnienia (dP/dr) równa się -ρg, gdzie ρ to gęstość plazmy, a g przyspieszenie grawitacyjne. Ciśnienie pochodzi głównie z ciepła generowanego przez reakcje termojądrowe w jądrze – stąd gwiazda jest stabilna przez czas trwania fuzji. Gdy paliwo się wyczerpuje, równowaga zostaje zaburzona i gwiazda kurczy się (lub rozszerza w przypadku nadolbrzyma). Białe karły utrzymują równowagę dzięki ciśnieniu degeneracji elektronów, gwiazdy neutronowe – ciśnieniu degeneracji neutronów.
Równowaga hydrostatyczna obowiązuje też w atmosferach planetarnych – w atmosferze Ziemi ciśnienie spada wykładniczo z wysokością zgodnie z formułą barometryczną. Dla planet gazowych (Jowisz, Saturn) nie ma twardej powierzchni – ciśnienie rośnie stopniowo w kierunku centrum, gdzie materia przechodzi w metal płynny. Zaburzenie równowagi hydrostatycznej w masywnych gwiazdach prowadzi do pulsacji (cefeid, gwiazd RR Lyrae) lub kolapsów grawitacyjnych.