Аеростатіку - фізична енциклопедія

Аеростатіку (від грец. Аеr - повітря і статика -) частину азродінамікі. в якій вивчається рівновага газоподібних середовищ. На відміну від Паскаля. А. має справу з повітрям і ін. Газами, стисливість яких брало у багато разів перевершує стисливість рідин. Наїб. застосування А. отримує при вивченні рівноваги атмосфери Землі і планет і в теорії повітроплавання. Осн. ур-нями А. є ур-ня рівноваги, нерозривності і балансу енергії. Ур-ня рівноваги сил, що діють на обсяг газу, має вигляд:

де р - тиск, - щільність. F - вектор масових сил. Ур-ня нерозривності зводиться до умови = 0, виражає незалежність щільності r від часу t. Ур-ня балансу енергії в А. висловлює умова теплового рівноваги газу:

де q - секундний приплив тепла, віднесений до одиниці маси, - теплоємність газу при пост. обсязі. При передачі тепла за допомогою теплопровідності ур-ня (2) набуває вигляду:

(- коеф. Теплопровідності). Ур-ня (3) означає, що все підводиться тепло йде на зміну внутр. енергії одиниці маси. Якщо відома залежність коеф. теплопровідності від темп-ри, то ур-ня (1), (3) і ур-ня стану газу представляють замкнуту систему. Ур-ня А. застосовані для досконалого газу в поле сил тяжіння. дають барометрическую формулу. Осн. ур-ня (1) при відсутності масових сил висловлює Паскаля закон, а при обліку сил тяжкості дозволяє визначити гл. вектор сил тиску газу на поверхню зануреного в нього тіла (див. Архімеда закон).

З умов теплового рівноваги (2) при обліку тільки теплопровідності можна отримати лінійний закон убування темп-ри в залежності від висоти над поверхнею планети. Действит. розподіл темп-ри по висоті і будова атмосфери залежать ще від конвекції, теплообміну за рахунок сонячного і земного випромінювань і від змінності складу атмосфери (дисоціації і іонізації під впливом сонячного випромінювання). Ур-ня (1) - (3) дозволяють знайти умови стійкого і нестійкого рівноваги середовища. Конвекція в атмосфері часто виникає через нестійкість при прогріванні ниж. шарів, що примикають до поверхні планети.