Аэростатика (от греч. аеr - воздух и статика - )часть азродинамики, в к-рой изучается равновесие
газообразных сред. В отличие от гидростатики, А. имеет дело с воздухом
и др. газами, сжимаемость к-рых во много раз превосходит сжимаемость жидкостей.
Наиб. применение А. получает при изучении равновесия атмосферы Земли и планет
и в теории воздухоплавания. Осн. ур-ниями А. являются ур-ния равновесия, неразрывности
и баланса энергии. Ур-ние равновесия сил, действующих на объём газа, имеет вид:
или
где р - давление, 
- плотность, F - вектор массовых сил. Ур-ние неразрывности сводится к
условию 
=0, выражающему
независимость плотности r
от времени t. Ур-ние баланса энергии в А. выражает условие теплового
равновесия газа:
где q - секундный приток тепла,
отнесённый к единице массы, 
- теплоёмкость газа при пост. объёме. При передаче тепла посредством теплопроводности
ур-ние (2) принимает вид:
(
-
коэфф. теплопроводности). Ур-ние (3) означает, что всё подводимое тепло идёт
на изменение внутр. энергии единицы массы. Если известна зависимость коэфф.
теплопроводности от температуры, то ур-ния (1), (3) и ур-ние состояния газа представляют
замкнутую систему. Ур-ния А., применённые для совершенного газа в поле сил тяжести,
дают барометрическую формулу. Осн. ур-ние (1) при отсутствии массовых
сил выражает Паскаля закон ,а при учёте сил тяжести позволяет определить
гл. вектор сил давления газа на поверхность погружённого в него тела (см. Архимеда
закон).
Из условий теплового равновесия (2)
при учёте только теплопроводности можно получить линейный закон убывания температуры
в зависимости от высоты над поверхностью планеты. Действит. распределение температуры
по высоте и строение атмосферы зависят ещё от конвекции, теплообмена за счёт
солнечного и земного излучений и от переменности состава атмосферы (диссоциации
и ионизации под воздействием солнечного излучения). Ур-ния (1)-(3) позволяют
найти условия устойчивого и неустойчивого равновесия среды. Конвекция в атмосфере
часто возникает из-за неустойчивости при прогревании ниж. слоев, примыкающих
к поверхности планеты.
|
|
 |
